[发明专利]用于确定人类大脑的感知负荷和刺激感知水平的系统和方法

说明书

本发明涉及确定人类的大脑的感知负荷的方法。感知负荷是由人类执行的预定任务引起的。该方法包括以下步骤：·在执行任务时，使用功能性近红外光谱(fNIRS)传感器设备来测量人类的大脑的代谢活动，·根据代谢活动中被测量到的变化来确定感知负荷。本发明还涉及一种确定刺激感知对应系统水平的方法。

技术领域

本公开涉及一种用于确定人类大脑的感知负荷，特别是由人类执行的预定任务(例如，驾驶汽车的任务)引起的感知负荷的系统和方法。本公开还涉及一种用于确定人类大脑对第二类型的刺激的感知水平，特别是对当人类执行预定任务(例如，驾驶汽车)时未被注意刺激的感知水平的系统和方法。

背景技术

通过提供用于使用警告信号的新设计和策略的基础来识别不可控的动态视觉环境的感知负荷及其变化(包括未被注意的事件)的能力可以显著改善安全性(例如，驾驶安全性)。它也可以设置一个标准，根据该标准，可以评估检测人类的注意力和参与度的其他度量(例如，生理度量，诸如，瞳孔或EEG(脑电图)测量)的有效性。此外，它还可以应用于设计用于高度自动化系统(例如，车辆)的人机(例如，车辆与驾驶员)交互的最佳策略，例如但不限于所谓的接管请求的情况，在该情况中，自动控制系统请求驾驶员重新控制车辆运行。

并非所有击中眼睛视网膜的信息都能被感知。信息是否被感知将取决于视觉皮层(纹状皮层和外纹皮层)中神经信号的强度。还可以确定，如果所关注的信息具有很高的感知负荷(即，在执行一项高要求任务的期间)，那么人们可能不会在他们关注的重点之外感知信息(“视而不见”)。“视而不见”的这些影响被认为是事故的主要原因(例如，汽车碰撞和飞机坠毁等)。

人类处理感知信息的能力是有限的。因此，任务处理中感知负荷的水平是确定可以感知到什么刺激的重要因素。当感知负荷高时(例如，视觉场景拥挤时，或者必须做出更苛刻的感知决策时)，由于没有多余的注意能力可用于他们的处理，因此关注焦点之外的刺激不太可能被注意到。在极端情况下，这可能会导致无意盲视(或失聪)现象，在这种情况下，由于缺乏感知资源，参与者完全无法感知刺激，请参阅：Cartwright-Finch U，Lavie N(2007)在认知102：321-340中的The role of perceptual load in inattentionalblindness(感知负荷在无意盲视中的作用)。

另一方面，在低负荷的情况下，当有可用容量时，它会自动“溢出”到与任务无关的刺激的感知上，从而增加了它们作为干扰因素的潜力，请参阅：Forster S，Lavie N(2008)在J Exp Psychol Appl 14：73–83中的Failures to ignore entirely irrelevantdistractors:The role of load(无法完全忽略无关的干扰因素：负荷的作用)。

fMRI已经被用来测量被注意任务处理的感知负荷对于对未被注意刺激的血管反应(BOLD反应)的影响，请参阅例如：

Rees G，Frith CD，Lavie N(1997)在科学278：1616–1619中的Modulatingirrelevant motion perception by varying attentional load in an unrelated task(通过改变无关任务中的注意力负荷来调节无关的运动感知)，

Schwartz S，Vuilleumier P，Hutton C，Maravita A，Dolan RJ，Driver J(2005)在大脑皮层15：770–786中的Attentional load and sensory competition in humanvision:modulation of fMRI responses by load at fixation during task-irrelevant stimulation in the peripheral visual field(人类视觉中的注意力负荷和感觉竞争：在周围视野中与任务无关的刺激过程中，固定位置处的负荷对fMRI反应的调节)，以及