[发明专利]用于人脑诱导和训练的装置、系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于检测人类中枢神经系统活动的生物反馈的基于生物控制论的系统及其优化，其包括用于使用弱脉冲电磁场刺激人脑的非侵入性人脑接口装置、用于实时测量中枢神经和自主神经系统的各种状态并链接到数据库所支持的处理和反馈软件的多传感器检测单元。优化处理基于生物控制论调节，受内在反馈回路控制，产生用于优化大脑刺激参数以及感测对人类对象的反馈输出的可测量的输出，其中，该输出以视觉、听觉、触觉和高度身临其境的方式与包括虚拟现实和增强现实中的模拟的输出相关。

背景技术

脑适能是人类最佳表现和整体健康的主要组成部分。脑适能意味着对我们如何感觉、思维和行为有积极的认识。这意味着较好的精神表现和清晰度、情感平衡以及幸福感，从而使我们能够享受生活。人口变化的影响、工作场所的需求增长以及多媒体主导的生活的挑战日益严峻，对社会、经济和健康构成了严重威胁。最新的《世界阿尔茨海默病报告》证实了有关痴呆症患者人数以及相关费用增加的统计数据。WHO报告了有关与压力有关的疾病日益增多及其对全球经济的负担和社会个体后果的类似数据。

对于体适能训练而言，建立了成熟的概念，从而提供可测量和记录的结果。系统和定期的训练预防心血管疾病以及与超重或缺乏运动有关的各种损伤。然而，基于体适能的改善的训练概念不能充分解决主要受大脑的优化表现的影响的认知功能、恢复力和其他因素、例如精神清晰的优化问题。

在过去的十年中，科学家已经证明，大脑在受到被称为大脑的神经可塑性的物理刺激时能够改变神经元路径！基于最新的科学发现而引导可测量和可持续改善大脑功能的方法目前处于临床研究状态，对于普通人群无法获得。

市售的脑训练系统或者基于纯软件解决方案，或者基于与基于EEG的脑电波传感器一起使用的商品仪器，其具有有限的应用范围，或者替代地，利用电或声音脉冲和光脉冲刺激大脑的仪器，即，所谓的思维机器。

与当今的体适能和个人训练的标准相比，这些系统不能满足商业服务环境中有针对性、系统性和有效的脑适能训练的需求。在专业环境中训练和优化认知表现以及压力恢复力的方法必须是有效的、可测量、个性化并且对更广泛的人群支付得起。在定期训练时，改善应该是可持续的。

在脑适能训练的领域中，寻找满足上述性能标准以用于商业产品的方法和系统，必须考虑源自医学和治疗领域的技术和方法。

到目前为止，测量、监测和解释人类中枢神经系统和自主神经系统的活动已经成为超出医学领域范畴的关注的焦点。

考虑到基于生物反馈的减轻压力的方法，监测自主神经系统的激活水平的变化的传感器起到关键作用。从技术角度来看，来自自主神经系统的信号的记录和解释相当简单。心率变异性(HRV：Heart Rate Variability)或皮肤电反应(GSR：Galvanic SkinResponse)的测量是检测交感神经/副交感神经回路的微小变化的常用方法。

然而，从技术和操作角度来看，测量信号和解释大脑模式始终是一个非常大的挑战。

数十年中，监测大脑活动的首选方法是脑电图(EEG：electroencephalography)。高时间分辨率和检测神经活动振荡的可能性提供了高度的信息。由于几年以来，现代计算技术能够经由数学运算、例如快速傅立叶变换实时监测不同的大脑位置的时域和频域。多通道定量脑电图(QEEG：electro encephalography)装置是当今神经病学诊断领域的最新技术。

软件程序增强了从纯装置控制、数据处理和结果分析评估到实时反馈应用的功能，从而经由内部反馈回路为人类对象提供有关其大脑状态和表现的恒定信息。这些类型的应用总体上被称为“神经反馈”。从临床研究到应用心理学，已经出现了神经反馈疗法，从而治疗多种精神障碍和功能障碍。

利用在受监管的环境之外的系统的优点、例如以下在本发明中描述的脑适能训练的方法、例如增强认知能力或预防与年龄有关的认知能力下降的方法，存在若干障碍需要克服：