基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法和裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)器械技術(shù)領(lǐng)域，為利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激鎖時(shí)鎖相的特性對(duì)背景腦電進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其處于有利于高級(jí)認(rèn)知功能調(diào)制神經(jīng)系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在一定程度上增強(qiáng)大腦的神經(jīng)工效，有望獲得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激之間鎖時(shí)鎖相的特性，通過(guò)檢測(cè)ERP相關(guān)成分特性及行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間挑選出最佳刺激頻率，將最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激置于周圍視野或以具有一定透明度的背景顏色呈現(xiàn)，利用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電。本發(fā)明主要應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)器械設(shè)計(jì)制造場(chǎng)合。
【專利說(shuō)明】
基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效増強(qiáng)方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療康復(fù)器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]腦電(Electroencephalogram，EEG)是大腦皮層神經(jīng)元集群放電效應(yīng)的總和，由丘腦宏觀控制調(diào)節(jié)，是中樞神經(jīng)系統(tǒng)生理活動(dòng)的基礎(chǔ)。人體在正常生理、心理狀態(tài)下自發(fā)的大腦電生理活動(dòng)總體表現(xiàn)稱為自發(fā)腦電(EEG)或背景腦電。當(dāng)給人體神經(jīng)系統(tǒng)以某種感官刺激(如視覺、聽覺、體感)或要求大腦參與某種認(rèn)知事件(如記憶、心算、注意等)時(shí)大腦電生理活動(dòng)將隨外部刺激或認(rèn)知事件及認(rèn)知心理發(fā)生變化而產(chǎn)生腦誘發(fā)電位(EvokedPotential，EP)。誘發(fā)電位(EP)分為兩大類:與外部刺激相關(guān)的外源性誘發(fā)電位和與認(rèn)知功能有關(guān)的內(nèi)源性誘發(fā)電位，后者又稱為事件相關(guān)電位(Event-Related Potential，ERP)。因此，事件相關(guān)電位(ERP)是一種特殊的腦誘發(fā)電位，注意是其產(chǎn)生的基礎(chǔ)，與識(shí)別、比較、判斷、記憶、決斷等認(rèn)知心理活動(dòng)有關(guān)，被稱為了解大腦心靈活動(dòng)的“窗口”。ERP因其可作為反映大腦高級(jí)思維活動(dòng)的客觀表征方法而在腦認(rèn)知研究中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]ERP是在自發(fā)腦電(EEG)背景下由認(rèn)知事件刺激誘發(fā)產(chǎn)生，故ERP時(shí)域特征與刺激事件有穩(wěn)定時(shí)間關(guān)系，通常采用以事件觸發(fā)時(shí)刻為基準(zhǔn)的疊加平均方法獲得。根據(jù)時(shí)域波形正負(fù)峰值依次出現(xiàn)的時(shí)間可將ERP劃分為若干成分，并以其潛伏期(峰值時(shí)刻)和極性(正負(fù))命名。視覺刺激誘發(fā)的ERP包括Cl ,PUNl、N170等成分。正成分Pl在刺激后60?90ms出現(xiàn)，100?130ms達(dá)到峰值，主要見于兩側(cè)枕區(qū)，對(duì)刺激參數(shù)、空間注意指向和受試者喚醒狀態(tài)敏感，潛伏期與刺激的視覺對(duì)比度存在一定關(guān)系；負(fù)成分NI出現(xiàn)在Pl成分之后，含若干子成分:最早子成分峰值出現(xiàn)在刺激后100?150ms，其它子成分峰值一般在刺激后150?200ms出現(xiàn)，分別源自頂區(qū)和兩側(cè)枕區(qū)。
[0004]注意是產(chǎn)生ERP的基礎(chǔ)，有研究表明，人在注意力集中時(shí)對(duì)視覺刺激的反應(yīng)時(shí)間(React1n Time,RT)普遍短于不集中時(shí)，處于視覺注意范圍內(nèi)誘發(fā)的ERP信號(hào)的早期成分(如源于初級(jí)視覺皮層的NI和Pl成分)幅值相對(duì)較高，表明注意對(duì)刺激的神經(jīng)響應(yīng)有顯著調(diào)制作用，能提高輸入信噪比，易化其在高級(jí)皮層的特征處理與模式辨別過(guò)程。近期有研究全面考察了影響ERP產(chǎn)生機(jī)制因素，結(jié)果顯示，初始條件即背景腦電狀態(tài)是值得特別關(guān)注的重要影響因素。背景腦電信號(hào)能夠表征神經(jīng)系統(tǒng)的狀態(tài)，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的信息處理進(jìn)程有一定影響，對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的刺激響應(yīng)具有一定調(diào)制作用。有研究表明，背景腦電中α波的狀態(tài)能夠預(yù)測(cè)視覺刺激能夠被感知，并且α波與ERP中的Pl成分所反映的認(rèn)知狀態(tài)與心理狀態(tài)一致；注意對(duì)于神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知功能的調(diào)制作用具有周期性，此周期與背景腦電中Θ波密切相關(guān)。2013年，F(xiàn)ernando等人總結(jié)了關(guān)于背景腦電已被證明的三項(xiàng)功能，分別為對(duì)特定信息進(jìn)行編碼、調(diào)制大腦所處的注意狀態(tài)、保證神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元之間的聯(lián)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激鎖時(shí)鎖相的特性對(duì)背景腦電進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其處于有利于高級(jí)認(rèn)知功能調(diào)制神經(jīng)系統(tǒng)的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)在一定程度上增強(qiáng)大腦的神經(jīng)工效，有望獲得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激之間鎖時(shí)鎖相的特性，通過(guò)檢測(cè)ERP相關(guān)成分特性及行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間挑選出最佳刺激頻率，將最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激置于周圍視野或以具有一定透明度的背景顏色呈現(xiàn)，利用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電。
[0006]具體步驟進(jìn)一步細(xì)化為，利用E-prime軟件平臺(tái)編輯視覺刺激，使用腦電電極及腦電數(shù)字采集系統(tǒng)采集腦電數(shù)據(jù);實(shí)驗(yàn)時(shí)使受試者安靜地坐于距屏幕約60cm的靠椅上，依據(jù)提示注視計(jì)算機(jī)屏幕上的視覺刺激，并按照要求完成辨別任務(wù);在此過(guò)程中，受試者的腦電信號(hào)通過(guò)腦電電極采集，經(jīng)由腦電放大器放大、濾波后輸入負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)中，由NeuroScan軟件記錄和儲(chǔ)存，采集得到的腦電數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，對(duì)ERP的相應(yīng)成分特性進(jìn)行分析;受試者執(zhí)行任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間由E-prime軟件記錄。
[0007]使用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電是進(jìn)行視覺刺激，視覺刺激由E-Prime軟件產(chǎn)生、輸出至液晶屏顯示;靶刺激為位于屏幕正中的圓形，視角約2°，其周圍背景均為灰色，對(duì)應(yīng)RGB色系坐標(biāo)(0.5，0.5，0.5)，穩(wěn)態(tài)刺激由純黑(O，O，O)和純白(I，I，I)兩種靶刺激以不同頻率的閃爍構(gòu)成，使SSVEP在任務(wù)刺激發(fā)生時(shí)刻分別呈1Hz振蕩與15Hz振蕩兩種狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上給出任務(wù)刺激，使受試者按照要求完成任務(wù)，記錄受試者在此期間的腦電數(shù)據(jù)與行為學(xué)數(shù)據(jù)；除此之外設(shè)置兩個(gè)對(duì)照組，對(duì)照組在穩(wěn)態(tài)刺激部分僅呈現(xiàn)純黑色刺激或純白色刺激。
[0008]任務(wù)包括如下形式:隨機(jī)給出藍(lán)色或黃色圖片，要求受試者根據(jù)出現(xiàn)圖片顏色進(jìn)行不同的按鍵反應(yīng)，出現(xiàn)藍(lán)色則按數(shù)字I鍵，出現(xiàn)黃色則按數(shù)字2鍵。
[0009]記錄受試者在此期間的腦電數(shù)據(jù)與行為學(xué)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)提取與分析，具體是，參考電極選擇左右耳乳突的均值，取腦電電極中以10/20系統(tǒng)命名的Oz導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參考、上下截止頻率分別為2Hz和18Hz帶通濾波、標(biāo)簽分類提取、有效數(shù)據(jù)段截取、去噪聲處理步驟，得到相對(duì)干凈的腦電數(shù)據(jù);取瞬時(shí)刺激發(fā)生后的兩個(gè)時(shí)間窗計(jì)算Pl與NI成分的幅值和潛伏期，統(tǒng)計(jì)各種腦電背景條件下受試者在執(zhí)行辨別任務(wù)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間;對(duì)受試者ERP中的Pl成分與NI成分幅值與潛伏期以及受試者行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)背景腦電振蕩頻率為處于α波段的1Hz時(shí)，誘發(fā)出的Pl成分與NI成分相較于15Hz以及對(duì)照組有幅值更大、潛伏期更短的傾向，受試者反應(yīng)時(shí)也有更短的傾向；其中，0代表枕葉(Occipital)，z表示該電極經(jīng)過(guò)以鼻根和枕骨隆突畫成的經(jīng)線。
[0010]使用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電具體為:利用屏幕上中央十字代表主任務(wù)刺激，左上方黑色或白色圓則為穩(wěn)態(tài)刺激；用戶執(zhí)行主任務(wù)時(shí)，穩(wěn)態(tài)刺激同步出現(xiàn)，使受試者大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于有益于高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生調(diào)制作用的狀態(tài)，增強(qiáng)用戶的神經(jīng)工效;或可將穩(wěn)態(tài)刺激設(shè)置為主任務(wù)刺激的背景，以不同的顏色背景對(duì)用戶進(jìn)行穩(wěn)態(tài)刺激，起到相似的作用。
[0011]基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)裝置，包括腦電電極及腦電數(shù)字采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、腦電放大器、濾波器、數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)用于在屏幕上生成穩(wěn)態(tài)刺激和任務(wù)刺激，穩(wěn)態(tài)刺激為位于屏幕上的圓形，視角約2°，其周圍背景均為灰色，對(duì)應(yīng)RGB色系坐標(biāo)(0.5，0.5，0.5)，穩(wěn)態(tài)刺激由純黑(0，0，0)和純白(1，1，1)兩種靶刺激以不同頻率的閃爍構(gòu)成，使SSVEP在任務(wù)刺激發(fā)生時(shí)刻分別呈1Hz振蕩與15Hz振蕩兩種狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上給出任務(wù)刺激，受試者的腦電信號(hào)通過(guò)腦電電極采集，經(jīng)由腦電放大器放大、濾波器濾波后輸入負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)中。
[0012]計(jì)算機(jī)上設(shè)置有E-Prime模塊，視覺刺激由E-Prime模塊產(chǎn)生、輸出至液晶屏顯示。
[0013]本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是:
[0014]背景腦電信號(hào)通常被認(rèn)為是隨機(jī)噪聲，本發(fā)明在進(jìn)行視覺刺激任務(wù)前加入了對(duì)背景腦電信號(hào)起調(diào)節(jié)作用的穩(wěn)態(tài)刺激，使背景腦電信號(hào)處于相對(duì)統(tǒng)一、可以控制的狀態(tài)，可通過(guò)調(diào)整穩(wěn)態(tài)刺激的參數(shù)可使使神經(jīng)系統(tǒng)處于易于高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生調(diào)制作用的狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用中，將特定頻率的穩(wěn)態(tài)刺激置于周圍視野或以具有一定透明度的背景顏色呈現(xiàn)，以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)大腦皮層神經(jīng)工效的作用。
【附圖說(shuō)明】
:
[0015]圖1本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)流程示意圖。
[0016]圖2本發(fā)明中的穩(wěn)態(tài)刺激示例。
[0017]圖3穩(wěn)態(tài)刺激置于主任務(wù)刺激周圍示例。
【具體實(shí)施方式】
[0018]設(shè)計(jì)了一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法。大腦皮層對(duì)以固定頻率重復(fù)出現(xiàn)的視覺刺激的響應(yīng)被稱為穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(Steady-State Visual-EvokedPotentia，SSVEP)，即當(dāng)人在受到某一頻率的閃爍刺激時(shí)，腦電會(huì)呈現(xiàn)與刺激頻率或其諧波一致的響應(yīng)。本設(shè)計(jì)利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激之間鎖時(shí)鎖相的特性，使用特定頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電，使大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于有利于注意、辨別、偵測(cè)等高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生調(diào)制作用的狀態(tài)，能夠在一定程度上增強(qiáng)大腦的神經(jīng)工效。
[0019]其技術(shù)流程是:設(shè)計(jì)以特定頻率閃爍的穩(wěn)態(tài)視覺刺激及視覺偵查主任務(wù)，搭建腦電信號(hào)采集裝置，在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)指導(dǎo)下，受試者在穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)制背景腦電的條件下完成與高級(jí)認(rèn)知功能相關(guān)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，操作者記錄受試者的腦電信號(hào)數(shù)據(jù)及行為學(xué)數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)后進(jìn)行處理和分析，找出能使受試者大腦皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于有益于高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生調(diào)制作用狀態(tài)的穩(wěn)態(tài)刺激頻率。在用戶進(jìn)行相關(guān)任務(wù)時(shí)，將穩(wěn)態(tài)刺激置于周圍視野或以具有一定透明度的背景顏色呈現(xiàn)，用以增強(qiáng)大腦的神經(jīng)工效。
[0020]背景腦電被視為有較強(qiáng)隨機(jī)性、難以找到可供檢測(cè)或控制的規(guī)則信息(如振蕩節(jié)律或規(guī)律相位)，本發(fā)明旨在利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激鎖時(shí)鎖相的特性對(duì)背景腦電進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其處于有利于高級(jí)認(rèn)知功能調(diào)制神經(jīng)系統(tǒng)的狀態(tài)，通過(guò)檢測(cè)ERP相關(guān)成分特性及行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間挑選出最佳刺激頻率。實(shí)際應(yīng)用中，將特定頻率的穩(wěn)態(tài)刺激置于周圍視野或以具有一定透明度的背景顏色呈現(xiàn)，能夠在一定程度上增強(qiáng)大腦的神經(jīng)工效，有望獲得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[0021]圖1為本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)流程示意圖。該設(shè)計(jì)E-prime軟件平臺(tái)編輯視覺刺激，使用Neurosky公司生產(chǎn)的腦電電極及SynAmps2腦電數(shù)字采集系統(tǒng)采集腦電。實(shí)驗(yàn)時(shí)使受試者安靜地坐于距屏幕約60cm的靠椅上，依據(jù)提示注視計(jì)算機(jī)屏幕上的視覺刺激，并按照要求完成辨別任務(wù)。在此過(guò)程中，受試者的腦電信號(hào)通過(guò)腦電電極采集，經(jīng)由腦電放大器放大、濾波后輸入負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)中，由NeuroScan軟件記錄和儲(chǔ)存，采集得到的腦電數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，對(duì)ERP的相應(yīng)成分特性進(jìn)行分析。受試者執(zhí)行任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間由E-prime軟件記錄。
[0022]穩(wěn)態(tài)視覺刺激設(shè)計(jì)
[0023]視覺刺激由E-Prime軟件產(chǎn)生、輸出至19英寸液晶屏顯示(刷新率為60Hz);靶刺激為位于屏幕正中的圓形(視角約2°)，其周圍背景均為灰色，對(duì)應(yīng)RGB色系坐標(biāo)(0.5，0.5，
0.5)，如圖2所示。穩(wěn)態(tài)刺激由純黑(0，0，0)和純白(I，1，I)兩種靶刺激以不同頻率的閃爍構(gòu)成，使SSVEP在任務(wù)刺激發(fā)生時(shí)刻分別呈1Hz振蕩與15Hz振蕩兩種狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上給出任務(wù)刺激，使受試者按照要求完成任務(wù)，記錄受試者在此期間的腦電數(shù)據(jù)與行為學(xué)數(shù)據(jù)。除此之外設(shè)置兩個(gè)對(duì)照組，對(duì)照組在穩(wěn)態(tài)刺激部分僅呈現(xiàn)純黑色刺激或純白色刺激。
[0024]數(shù)據(jù)提取與分析
[0025]取Oz導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參考(參考電極選擇左右耳乳突的均值)、帶通濾波(上下截止頻率分別為2Hz和18Hz)、標(biāo)簽分類提取(實(shí)驗(yàn)時(shí)將各種類型的刺激用同一標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)記，數(shù)據(jù)離線處理時(shí)將標(biāo)簽提取出來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類)、有效數(shù)據(jù)段截取(以任務(wù)刺激發(fā)生的時(shí)刻為O時(shí)刻，截取±600ms的數(shù)據(jù))、去噪聲等處理步驟，得到相對(duì)干凈的腦電數(shù)據(jù)，選取位于初級(jí)視覺皮層的Oz導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的信號(hào)分析。取瞬時(shí)刺激發(fā)生后的兩個(gè)時(shí)間窗(110?130ms)、(180?200ms)計(jì)算Pl與NI成分的幅值和潛伏期，統(tǒng)計(jì)各種腦電背景條件下受試者在執(zhí)行辨別任務(wù)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間。對(duì)受試者ERP中的Pl成分與NI成分幅值與潛伏期以及受試者行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)背景腦電振蕩頻率為處于α波段的1Hz時(shí)，誘發(fā)出的Pl成分與NI成分相較于15Hz以及對(duì)照組有幅值更大、潛伏期更短的傾向，受試者反應(yīng)時(shí)也有更短的傾向。視覺刺激誘發(fā)的ERP包括Cl (正負(fù)極性不定，以C標(biāo)識(shí);在刺激后80-100ms出現(xiàn)峰值，故命名為(:1)、？1(在刺激后100-1301118出現(xiàn)峰值的正成分(？081^代)，故命名為?1)41(在刺激后100-2001118出現(xiàn)峰值的負(fù)成分(1168&丨丨代)，故命名為附)4170(在刺激后170-200ms出現(xiàn)峰值的正成分(negative)，故命名為NI70)等成分。
[0026]穩(wěn)態(tài)刺激應(yīng)用于高級(jí)認(rèn)知功能相關(guān)任務(wù)由于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位可以在隱形注意條件下對(duì)用戶腦電產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，可將穩(wěn)態(tài)刺激置于用戶視野范圍內(nèi)，主任務(wù)刺激周圍，如圖3所示，中央十字代表主任務(wù)刺激，左上方黑色或白色圓則為穩(wěn)態(tài)刺激。用戶執(zhí)行主任務(wù)時(shí)，穩(wěn)態(tài)刺激同步出現(xiàn)，使受試者大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于有益于高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生調(diào)制作用的狀態(tài)，增強(qiáng)用戶的神經(jīng)工效?；蚩蓪⒎€(wěn)態(tài)刺激設(shè)置為主任務(wù)刺激的背景，以不同的顏色背景對(duì)用戶進(jìn)行穩(wěn)態(tài)刺激，可以起到相似的作用。
[0027]本發(fā)明提供了一種能夠增強(qiáng)神經(jīng)工效的方法，該項(xiàng)發(fā)明可以使高級(jí)認(rèn)知功能對(duì)于大腦皮層神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)制作用增強(qiáng)，可用于注意力缺陷障礙等認(rèn)知功能疾病的治療、意念控制類電子娛樂產(chǎn)品、工業(yè)控制等領(lǐng)域，有望獲得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，利用穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位與視覺刺激之間鎖時(shí)鎖相的特性，通過(guò)檢測(cè)ERP相關(guān)成分特性及行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間挑選出最佳刺激頻率，將最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激置于周圍視野或以具有一定透明度的背景顏色呈現(xiàn)，利用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電。2.如權(quán)利要求1所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，具體步驟進(jìn)一步細(xì)化為，利用E-prime軟件平臺(tái)編輯視覺刺激，使用腦電電極及腦電數(shù)字采集系統(tǒng)采集腦電數(shù)據(jù);實(shí)驗(yàn)時(shí)使受試者安靜地坐于距屏幕約60cm的靠椅上，依據(jù)提示注視計(jì)算機(jī)屏幕上的視覺刺激，并按照要求完成辨別任務(wù);在此過(guò)程中，受試者的腦電信號(hào)通過(guò)腦電電極采集，經(jīng)由腦電放大器放大、濾波后輸入負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)中，由NeuroScan軟件記錄和儲(chǔ)存，采集得到的腦電數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，對(duì)ERP的相應(yīng)成分特性進(jìn)行分析;受試者執(zhí)行任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間由E-prime軟件記錄。3.如權(quán)利要求2所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，使用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電是進(jìn)行視覺刺激，視覺刺激由E-Prime軟件產(chǎn)生、輸出至液晶屏顯示;靶刺激為位于屏幕正中的圓形，視角約2°，其周圍背景均為灰色，對(duì)應(yīng)RGB色系坐標(biāo)(0.5，0.5，0.5)，穩(wěn)態(tài)刺激由純黑(O，O，O)和純白(I，I，I)兩種靶刺激以不同頻率的閃爍構(gòu)成，使SSVEP在任務(wù)刺激發(fā)生時(shí)刻分別呈1Hz振蕩與15Hz振蕩兩種狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上給出任務(wù)刺激，使受試者按照要求完成任務(wù)，記錄受試者在此期間的腦電數(shù)據(jù)與行為學(xué)數(shù)據(jù);除此之外設(shè)置兩個(gè)對(duì)照組，對(duì)照組在穩(wěn)態(tài)刺激部分僅呈現(xiàn)純黑色刺激或純白色刺激。4.如權(quán)利要求2所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，任務(wù)包括如下形式:隨機(jī)給出藍(lán)色或黃色圖片，要求受試者根據(jù)出現(xiàn)圖片顏色進(jìn)行不同的按鍵反應(yīng)，出現(xiàn)藍(lán)色則按數(shù)字I鍵，出現(xiàn)黃色則按數(shù)字2鍵。5.如權(quán)利要求3所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，記錄受試者在此期間的腦電數(shù)據(jù)與行為學(xué)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)提取與分析，具體是，參考電極選擇左右耳乳突的均值，取腦電電極中以10/20系統(tǒng)命名的Oz導(dǎo)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換參考、上下截止頻率分別為2Hz和18Hz帶通濾波、標(biāo)簽分類提取、有效數(shù)據(jù)段截取、去噪聲處理步驟，得到相對(duì)干凈的腦電數(shù)據(jù);取瞬時(shí)刺激發(fā)生后的兩個(gè)時(shí)間窗計(jì)算Pl與NI成分的幅值和潛伏期，統(tǒng)計(jì)各種腦電背景條件下受試者在執(zhí)行辨別任務(wù)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間；對(duì)受試者ERP中的Pl成分與NI成分幅值與潛伏期以及受試者行為學(xué)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)背景腦電振蕩頻率為處于α波段的1Hz時(shí)，誘發(fā)出的Pl成分與NI成分相較于15Hz以及對(duì)照組有幅值更大、潛伏期更短的傾向，受試者反應(yīng)時(shí)也有更短的傾向；其中，0代表枕葉(Occipital)，z表示該電極經(jīng)過(guò)以鼻根和枕骨隆突畫成的經(jīng)線。6.如權(quán)利要求3所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，使用最佳刺激頻率的穩(wěn)態(tài)刺激調(diào)節(jié)腦電具體為:利用屏幕上中央十字代表主任務(wù)刺激，左上方黑色或白色圓則為穩(wěn)態(tài)刺激;用戶執(zhí)行主任務(wù)時(shí)，穩(wěn)態(tài)刺激同步出現(xiàn)，使受試者大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處于有益于高級(jí)認(rèn)知功能產(chǎn)生調(diào)制作用的狀態(tài)，增強(qiáng)用戶的神經(jīng)工效；或可將穩(wěn)態(tài)刺激設(shè)置為主任務(wù)刺激的背景，以不同的顏色背景對(duì)用戶進(jìn)行穩(wěn)態(tài)刺激，起到相似的作用。7.—種基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)裝置，其特征是，基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)裝置，包括腦電電極及腦電數(shù)字采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、腦電放大器、濾波器、數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)用于在屏幕上生成穩(wěn)態(tài)刺激和任務(wù)刺激，穩(wěn)態(tài)刺激為位于屏幕上的圓形，視角約2°，其周圍背景均為灰色，對(duì)應(yīng)RGB色系坐標(biāo)(0.5,0.5,0.5),穩(wěn)態(tài)刺激由純黑(O，O，O)和純白(I，I，I)兩種靶刺激以不同頻率的閃爍構(gòu)成，使SSVEP在任務(wù)刺激發(fā)生時(shí)刻分別呈1Hz振蕩與15Hz振蕩兩種狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上給出任務(wù)刺激，受試者的腦電信號(hào)通過(guò)腦電電極采集，經(jīng)由腦電放大器放大、濾波器濾波后輸入負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)入計(jì)算機(jī)中。8.如權(quán)利要求6所述的基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位調(diào)制的神經(jīng)工效增強(qiáng)方法，其特征是，計(jì)算機(jī)上設(shè)置有E-Prime模塊，視覺刺激由E-Prime模塊產(chǎn)生、輸出至液晶屏顯示。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK105868562SQ201610204046
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】韓瑩, 張力新, 許敏鵬, 王忠鵬, 肖曉琳, 王仲朋, 綦宏志, 明東
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)