[发明专利]一种基于力触觉反馈和脑电信号分析的注意力训练与评价装置

说明书

本发明公开了一种基于力触觉反馈和脑电信号分析的注意力训练与评价装置，包括力触觉训练单元，脑电记录单元与控制单元；所述力触觉训练单元用于将训练者的手指触力数据发送至控制单元；所述脑电记录单元用于将训练过程中训练者的脑电信号发送至控制单元；所述控制单元包括训练模块、评价模块和控制模块；所述的训练模块用于存储训练模式，评价模块对力触觉训练单元和脑电记录单元反馈的数据进行评价，控制模块根据评价结果对训练难度作出适应性调整，同时得到表征注意力水平的生理学指标和行为学指标，可以在短期内提高受试者注意力水平，并且得到的生理学指标和行为学指标吻合度非常高，可以对被训练者的注意力水平做出可靠的分析和评价。

技术领域

本发明属于神经认知领域，涉及通过力触觉反馈训练训练注意力，同时采集脑电信号分析大脑工作神经机理的装置，具体为一种基于力触觉反馈和脑电信号分析的注意力训练与评价装置。

背景技术

当前，青少年注意力不集中的现象越来越严重，对于此类现象，如果不能进行正确引导和训练，将来很可能会发生注意力缺陷综合征(ADHD)。而目前对于注意力训练的方法有多种，例如视频游戏，冥想训练，认知实验，神经反馈等等，但很少涉及触觉通道。同时传统衡量注意力的方法大都根据行为学的正确率和反应时间，缺乏神经生理机制的分析与可靠的分析指标。牛津大学的Nick Yeung等人研究了持续注意力中皮层震荡的作用，耶鲁大学Monica等人证明可以用功能网络连接强度预测持续注意力的水平。但是这些研究都是基于功能核磁共振成像，由于其造价昂贵，体积庞大，时间分辨率低的特点并不适用于推广应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于力触觉反馈和脑电信号分析的注意力训练与评价装置。

本发明完整的技术方案包括：

一种基于力触觉反馈和脑电信号分析的注意力训练与评价装置，包括力触觉训练单元，脑电记录单元与控制单元；所述力触觉训练单元用于将训练者的手指触力数据发送至控制单元；

所述脑电记录单元用于将训练过程中训练者的脑电信号发送至控制单元；

所述控制单元包括训练模块、评价模块和控制模块；所述的训练模块用于存储预设和自行设计的训练模式，控制模块调用训练模式并控制训练，评价模块对力触觉训练单元和脑电记录单元反馈的数据进行评价，控制模块根据评价结果对训练难度作出适应性调整。

所述训练模式包括难度依次增加的为二指、三指、四指三个任务类型。

所述力触觉训练单元设置有手指力度的上界值和下界值。训练评价装置，还包括第一震动传感器和第二震动传感器，第一震动传感器和第二震动传感器根据训练者的训练表现做出响应，以反馈给训练者。

第一震动传感器为颈部传感器，第二震动传感器为手指传感器，当训练者力度控制在上界值和下界值时颈部传感器会震动；当用力过小低于下界值时颈部传感器不震动；当用力过大超出上界值时手指传感器震动。

所述的评价模块包括行为学分析子模块和脑电分析子模块。行为学分析子模块通过力触觉训练单元反馈回的训练数据进行行为学分析，分析式为将某一时段内数据分成多个片段，根据片段内的力控制数据计算采样点处的实时方差；其次将方差和误差带之间的比率作为评价的行为学指标。

具体分析方式为将表现极好的50个片段和表现极差的50个片段提取出来进行分类，样本空间总数为100*14＝1400。

脑电记录单元通过对脑电建立无向的功能性连接，由128个导联在每个子频带得到(128*127)/2＝8128维特征，8个子频带分别为：theta1(4-6Hz)、theta2(6-8Hz)、alpha1(8-10Hz)、alpha2(10-13Hz)、beta1(13-20Hz)、beta2(20-30Hz)、gamma1(40-45Hz)，beta2(45-75Hz)，脑网络的特征维度为8128*8＝65024。