[发明专利]基于音乐和能量波函数的叠加增强神经调制方法及装置

说明书

本发明提供一种基于音乐和能量波函数的叠加增强神经调制方法及装置，该方法为：生成音乐刺激序列；对所述音乐刺激序列进行解析，获得刺激强度与刺激时间对应的刺激信号序列；刺激控制器根据所述刺激信号序列进行刺激输出。本发明利用音乐固有的节拍和能量波函数重编码刺激控制器的刺激时间戳和强度诱发叠加增强的神经调制效应，从而应用在多种治疗和评估场景中，如卒中后肢体运动障碍、认知障碍、失语症以及老年痴呆、帕金森病及脊髓神经网络兴奋性以及意识障碍等。

技术领域

本发明属于生物电神经调制技术技术领域，具体是涉及一种基于音乐和能量波函数的叠加增强神经调制方法及装置。

背景技术

近年来，非侵入式神经调控技术(如经颅磁刺激、经颅电刺激等)被广泛应用于各种神经精神疾病的临床康复和治疗研究当中，主要包括帕金森症、重度抑郁症、药物成瘾,以及意识障碍的诊断等。虽然非侵入式神经调控技术具有无创、便捷的特点，但与侵入式干预设备相比其调制效果较弱且调控不够精细。临床上亟需开发有效的新型神经调控手段以治疗不必要神经外科开颅手术的病患。

临床上常用的神经调控疗法主要包括生物电刺激以及磁刺激两类。其中电刺激主要包括经颅直流电刺激(tDCS)以及经颅交流电刺激(tACS)，两者的区别在于tACS技术中刺激电流的强度和频率可以按程序预设随时间发生改变。相比于磁刺激技术，应用在神经调制领域的生物电刺激技术更为成熟，有直接的RCT试验确证其治疗效果的有效性，可以通过改变大脑外周电场从而直接影响神经网络的兴奋性及抑制性状态，在心理干预、精神类疾病以及神经康复领域的临床实践中得到了更广泛的应用。

现有的基于生物电或刺激的神经调制技术其模式存在一定局限性：tDCS其电场是恒定的，无法动态调控大脑的激活状态，tACS技术虽然能够让刺激电流在一定范围内发生改变，但这种变化遵循单调固定的刺激模式(如θ节律)，刺激序列本身并不携带有意义的信息，因此对脑高级功能的影响十分有限。开发更加有效的神经调制技术具有重要的临床意义及应用空间。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决目前临床中常用神经调制刺激强度低、效果差的技术问题而提供一种基于音乐和能量波函数的叠加增强神经调制方法及装置。

为实现上述技术目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供一种基于音乐和能量波函数的叠加增强神经调制方法，该方法为：

生成音乐刺激序列；

对所述音乐刺激序列进行解析，获得刺激强度与刺激时间对应的刺激信号序列；

刺激控制器根据所述刺激信号序列进行刺激输出。

尤其地，所述音乐刺激序列由5分钟的静息基线、随后2分钟的情绪音乐刺激组成，并且每段音乐之间还包含有5分钟的静音清洗，情绪音乐刺激包含高兴、中性、不悦、白噪音以及非音乐刺激，所述情绪音乐刺激内元素的顺序为随机产生。

尤其地，所述生成音乐刺激序列，具体为：从至少9个不同风格的音乐片段中进行随机筛选，筛选出至少包括3类情绪的音乐片段，包含非音乐刺激的音乐片段采用MIDI钢琴声音，将所有音乐片段以随机顺序合合并并且适配舒适的声级获得可播放音乐格式的音乐刺激序列。

尤其地，所述可播放音乐格式的音乐刺激序列中，每段音乐片段的时长限定为123秒，其中包含1.5秒淡入和1.5秒淡出以及123秒音乐主体，所述包含非音乐刺激的音乐片段的时长为120毫秒。

尤其地，所述对所述音乐刺激序列进行解析，获得刺激强度与刺激时间对应的刺激信号序列，具体为：在播放所述可播放音乐格式的音乐刺激序列的过程中进行节奏提取，获得刺激时间，同时提取音乐刺激序列的音色和音高信息，通过激活函数将其映射为阈强度的百分比，获得刺激强度，最后，将所述刺激强度与刺激时间合并，获得刺激强度与刺激时间对应的刺激信号序列。