[发明专利]基于虚拟现实的脑功能网络检测和调控的训练方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于虚拟现实的脑功能网络检测和调控的训练方法及系统，包括以下步骤：A：根据不同用户选择不同的脑功能网络模型并使用户进入不同的虚拟现实情境中；B：采集用户在虚拟现实情境中的脑电信号并对脑电信号进行处理得到脑电网络特征参数，并根据脑电网络特征参数构建脑功能网络；C：将脑电网络特征参数转换为控制信号并发送给虚拟现实情境任务模拟系统；D：由虚拟现实情境任务模拟系统根据控制信号改变虚拟现实任务中包括听觉和/或视觉控件的活动和动作以调整脑功能网络。本发明的优点在于采用虚拟现实技术为精神障碍用户提供更真实的虚拟环境进行康复训练，并能够根据用户的反应调整情境，提高训练效果。

技术领域

本发明属于神经/精神障碍辅助训练技术领域，尤其是涉及一种基于虚拟现实的脑功能网络检测和调控的训练方法及系统。

背景技术

人脑无论在结构上还是在功能上都是非常复杂的，被称为复杂巨系统。据估计，人脑大约有干亿个神经元，每个神经元通过突触与上千个其它神经元相连，形成一个巨大而稀疏的神经网络。最近几年，复杂网络理论开始应用在人脑的研究，并取得了很大进展，基于图论分析的复杂网络研究能揭示过往分析手段所不能揭示的脑结构和脑功能的机制和特征。目前大脑已被广泛证实是具有小世界特性和无标度特性复杂网络，即使简单的脑功能也无法由单个神经元或者单一脑区独立完成的，需要神经网络内的神经元集群、功能柱或者多个脑区交互作用来实现的。当特定脑网络出现功能紊乱或缺失，不同大脑区域之间正常连接损坏或者异常，就可表现为各类神经或精神障碍。在对包括阿尔茨海默病、精神分裂症、癫痫、抑郁症、注意障碍、自闭症、脑外伤等疾病进行复杂脑网络分析发现，这些疾病的脑网络共同存在小世界特性、层级组织、关键节点等拓扑结构改变，被认为是由大脑网络连接紊乱所导致的“失连接综合症”。

对上述的精神/神经障碍用户进行辅助训练的主要针对神经网络紊乱或缺失环节的功能修正或重建，现有技术中主要包括有深部脑刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)，经颅磁刺激(TMS)、经颅直流电刺激(TDCS)以及神经生物反馈(Neurofeedback，NFB)。其中，NBF通过对自身生理信号的反馈调节，不需要接受外来的电、磁刺激，安全性较高，易于被用户接受，在对抑郁症、癫痫、自闭症、多动症、阿尔茨海默病和帕金森病等多种脑疾病进行辅助训练的过程中都表现出有效性，显示出巨大的应用前景，已经成为当前研究和应用最广的神经调制方法。神经生物反馈指应用脑电图仪记录脑电信号，通过对受试者的训练，选择性地增强或抑制某一频段的脑电信号，使功能脑网络按照受试者的要求发生改变，因为该方法主要对脑电信号进行反馈，又称为脑电图生物反馈。

但是，虽然神经生物反馈在针对神经网络紊乱或缺失环节的功能修正或重建作用已获得广泛证实，但是其被应用于辅助训练中与预期的理论效果并非相符，其主要因为：1、NFB主要对脑电图的波幅和功率进行回馈调节，反馈的内容缺乏针对性；2、进行 1-2导联脑电反馈，反馈位点过少。

而脑网络紊乱都需要进行周期较长的辅助训练，现有技术中，针对精神/神经障碍的用户通常通过模拟环境来对用户进行辅助训练，并且需要在特定的实验室环境中，在满足特定的要求下记录的脑活动，其并非自然状况下发生的，不能够反应真实的脑功能状况，无法为用户提供一个足够真实的虚拟环境，也无法及时地对用户所处的虚拟环境根据用户的脑电信号及时地进行调控，存在条件创造困难，康复效果有限，成本较高等问题。

之后，人们提出了使用虚拟现实(virtual real ity，VR)为用户提供较真实的虚拟环境来完成心理评估、精神障碍辅助训练等，虚拟现实是一种拥有多种感知觉(视觉、触觉、运动觉等)相互作用的3D体验界面，通过计算机产生一个类似现实的环境，让人沉浸其中，有一种“身临其境”的感觉”。