[发明专利]用于培训和评估的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

这是2015年3月10日提交的美国临时申请号62/131,031的非临时专利申请，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种培训和评估系统，更具体地，涉及一种评估神经刺激(neurostimulation)和培训(training)对现实世界和抽象任务表现的影响以改善后续培训的培训系统。

背景技术

飞行员培训和评估对于确保飞机飞行员的质量和能力是至关重要的。当前仅存在用于常规的飞行员培训方法的评估指标；然而，目前不存在用于评估表现增强或识别飞行子任务表现的评估系统。飞行员认证和评估空间中的现有技术以书面评估和其它这样的常规程序的形式存在，但往往被发现与现实世界的表现有差的相关性。例如，将测试和问卷表现与实际飞行相关联的尝试只能得出飞行员判断测试(PJT)分数与每年飞机中的事故数量之间的轻微的负相关性(参见参考文献列表，参考文献7)。这种相关性既不详尽(不覆盖一般飞行表现，仅衡量导致危险事故的航班)，也不粒状(granular)(所有事故在此模式下均被相同对待)。

与神经刺激有关的增强的表现评估存在，但只存在于与和实际现实世界表现较差相关的任何可辨别的现实世界任务无关的抽象状态中(参见，例如，参考文献1和9)。虽然这些抽象测量中的一些已被证明可以预测一些调查人员的表现，但其他的抽象测量却没有识别任何这样的预测能力，并且该领域可以被认为是一个积极研究的领域(参见，参考文献9)。

此外，神经增强的现有表现增强/表现评估形式包括一般智力测试或个体能力测试，诸如，反应时间和工作记忆能力。这些指标不与实际飞行任务或现实世界飞行情况直接相关，并且与实际飞行能力/技能的相关性差(参见，参考文献5)。虽然抽象任务评估(诸如，从智力测试或认知负荷“游戏”推导出的任务评估)可以提供对任务专业知识和技能的粗略估计，但抽象智力评测和现实世界情况的相关性不能为现实世界任务的实际执行提供非常可靠的指标。这在广泛的现实世界情况下是真实的，并且随着任务变得越来越复杂，变得越来越不可靠(参见，参考文献1、3、9和10)。

因此，存在对这样一种培训和评估系统的持续需求，该系统(1)：将评估程序重组成更加基于表现并且定量的模型；(2)识别与当前任务直接相关的功能表现的具体显示世界的改进；以及(3)提供表现数据的有意义且实用的反馈(feed-back)和前馈(feed-forward)资源，以用于神经刺激领域的脑机接口(brain-machine interface)和表现增强范例(performance-augmentation paradigm)。

发明内容

本公开提供了一种评估神经刺激和培训对现实世界和抽象任务表现的影响以改进后续培训的培训系统。该系统包括一个或更多个处理器和存储器。存储器是上面编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行指令时，所述一个或更多个处理器执行若干操作，所述操作包括：对受试者的基线大脑状态和行为表现进行分类；评估培训目标，以指定受试者将要执行哪些任务以及期望的表现水平；当受试者执行指定的任务时，对受试者进行神经刺激；以及评估行为数据以确定受试者是否已达到培训目标。

在另一方面，在评估行为数据以确定受试者是否已达到培训目标的操作中，如果受试者已达到所选择的目标，则停止。

此外，在评估行为数据以确定受试者是否已达到培训目标的操作中，如果个体尚未达到培训目标，则执行以下操作：检查神经数据以识别神经刺激的导致相对于基线行为表现提高的表现值的激活状态和值；调整神经刺激的激活状态和值以匹配导致提高的表现值的激活状态和值；并且重复对受试者进行神经刺激、评估行为数据以及检查神经数据以识别激活状态和值的操作，直到受试者已达到培训目标为止。

另外，在检查神经数据以识别神经刺激的激活状态和值的操作，神经数据是功能性近红外光谱图像(functional near-infrared spectroscopy imagery)和脑电图数据(electroencephalogram data)中的至少一个。

在另一方面，在评估行为数据的操作中，行为数据包括表现数据。

在又一方面，该系统包括具有多个传感器和刺激器的有弹性的头罩(headcap)。

在又一方面，用于培训和评估的系统是飞行员培训和评估系统，使得当受试者执行指定的任务时，所述指定的任务在飞行模拟器中被执行，并且行为数据是如由飞行模拟器记录的飞行数据。