[发明专利]由带有脑功能特定任务的有氧运动刺激进行靶向神经再生

说明书

一种由带有脑功能特定任务的有氧运动刺激进行靶向神经再生的系统。用户可以参与挑战已经开发的靶向脑功能的游戏类任务。该系统包括中央游戏服务器和有氧运动机。中央游戏服务器作为游戏源，其专门设计用于重复挑战一个或多个脑功能，同时保持最大的用户注意力。有氧运动机促进运动计划中的参与并监测生理数据以将强度水平维持在预编程范围内。

相关申请的交叉引用

本申请是2017年12月12日提交的、名称为“TARGETED NEUROGENESIS STIMULATEDBY AEROBIC EXERCISE WITH BRAIN FUNCTION-SPECIFIC TASKS”的美国专利申请序列号15/838,531的PCT申请，并且要求其优先权，该申请要求于2016年12月12日提交的、名称为“TARGETED NEUROGENESIS STIMULATED BY AEROBIC EXERCISE WITH BRAIN FUNCTION-SPECIFIC TASKS”的权利和优先权，它们中每一个的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及有氧运动增强的神经再生和使用挑战特定大脑区域的任务来改善或维持一组大脑功能的领域，并且更特别地涉及使用视频和虚拟现实游戏结合受控的有氧运动来驱动大脑靶向区域中增强功能的领域。

背景技术

神经再生发生在成人大脑的至少一个结构中的发现最近引发了对该生物学过程的大量研究。令人感兴趣的是发现参加定期适度的有氧运动是海马尤其是齿状回和杏仁核中神经再生的主要驱动因素。此外，除了神经再生之外，人们认为新神经元和改善的连接完全分化并且似乎在这些结构内起作用，已经发现这种作用发生在老年人和年轻人的测试对象中，这表明在所有年龄的人中，中枢神经系统保持一定程度的可塑性，并且多数人能够进行的已知活动能够对持续的大脑健康产生积极影响。尤其令人鼓舞的是，发现有氧运动和由此产生的神经再生对如下神经系统疾病具有明显的积极作用，如阿尔茨海默病，其中适度的有氧运动显著延长提高了早期诊断患者的学习、认知和记忆能力；创伤后应激障碍患者，其中参加有氧运动项目的患者表现出对过去事件的闪回显著减少，对显著危险的过去事件和可能延伸到目前存在最小无危险的后来触发事件的更好区分；重度抑郁症，其中长期以来一直怀疑运动尤其是有氧运动可以减轻严重程度，并且其中神经再生现在至少与症状改善紧密相关；以及一些高功能自闭症谱系障碍病例，其中参加有氧运动项目的患者表现出更好的社交指引理解和社交互动。对随机儿童进行的一项研究表明，即使不存在可检测到的缺陷，有氧运动项目能够增加学习潜力，而当其他因素被分离出来时，这些改善能够归因于神经再生。这些仅是归因于海马和杏仁核中神经再生的改善的一些例子。最近的研究表明，有氧运动还可以驱动大脑的其他区域中，诸如皮层的前额叶、额叶和颞叶中至少一些神经再生(新的神经元和他们的连接)，并且早期研究进一步表明，在存在缺陷时和没有发现可检测到的缺陷时，这些区域中的神经再生都能够引起受这些区域控制的任务的功能性改善。

上述示例中增加的神经再生的机制已经通过动物研究和人体外周血液水平分析追踪到包括脑源性神经营养因子、神经生长因子和胰岛素类生长因子-1的生长因子的作用。人们发现适度到高强度的有氧运动能够促进大脑中这些和其他生长因子的最高水平，而其他形式的运动，诸如力量训练或间歇训练，在身体上产生更多压力，并在更短的时间间隔上，产生很少产量的生长因子，并且据报告在观察到效果时产生相当少的功能性脑力效应。这些数据表明，有氧运动具有特别适合产生神经再生的特征。