基于EEG和ERPs的脑认知神经功能测评系统及方法与流程
本发明属于脑认知神经功能领域，尤其涉及一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统及方法。
背景技术：
现有脑认知评估技术大多通过两种方式，一是问卷的方式即认知行为问卷的方式，一是临床生理化验检查的方式，通过这两种方式来评估被测试者的认知神经功能。但以上两种方式具有以下缺点：
1、评估体系不全面、标准不客观。只能根据零散的认知行为量表或者个别的神经指标进行单一的检测，尚未形成完整的测评系统，集成化程度低、准确度差；而且大多借用外国人群的常模（测评标准）进行评价，不符合中国人群的客观实际，具有很大的主观性；
针对集成化程度低、准确度差的问题，国内外已经把研究的目标逐渐指向了基于eeg和erps（事件相关电位是“erps，event-relatedpotentials”的简称，是一种特殊的脑诱发电位）的脑认知技术，但是，国内外基于eeg和erps的脑认知技术均只是停留在实验室的研究阶段，尚未发生实质性突破、尚未广泛应用于临床诊断。
2、脑认知技术所面对的群体只是某项疑似疾病或障碍的患者，适应面比较窄:随着人类社会的高级发展，当今具有脑认知需求的人群不仅是有脑气质类病变的病人，还包括大到企业、小到家庭每个社会细胞的成员：例如企业招聘人才时对应聘人员学习能力的认知需求、创造能力的认知需求、群体合作能力的认知需求、情绪控制能力的认知需求，从而因地制宜地安排其合适的岗位发挥其最大的潜力；例如司法界对特定人群证人证言证词真实性的认知需求从而准确地作出司法判断；例如家庭对子女学习能力的认知需求、创造能力的认知需求、群体合作能力的认知需求、情绪控制的认知需求，从而扬长补短地为子女设定符合脑认知特征的培养目标，为社会输送人才。
综上，现有技术的脑认知技术或者不全面、不客观、且不能用于临床诊断，或者适应面比较窄而不能满足每个社会细胞中每个成员脑认知的需求。
技术实现要素：
本发明针对现有技术的不足，提出一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统及方法，目的在于解决现有技术评估体系不全面和不客观、eeg和erps只是停留在研究阶段不能应用于临床的问题。
本发明为解决其技术问题采取以下技术方案：
一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统，包括行为学数据采集子系统，脑电信号采集子系统、数据分析报告子系统，所述行为学数据采集子系统向脑电信号采集子系统输出行为代码，所述脑电信号采集子系统向分析子系统输出行为代码和脑电信号；其特征在于：所述行为学数据采集子系统包括刺激呈现软件的测试方案，该测试方案包括用于诊断脑类疾病的诊断方案、还包括用于测试人脑多领域认知能力的测试方案。
所述行为学数据采集子系统包括行为学数据采集终端，该行为学数据采集终端内设有刺激呈现软件模块、生成行为代码模块、行为代码发送模块；所述刺激呈现软件模块将测试信号反馈给生成行为代码模块，生成行为代码模块将生成的行为代码通过行为代码发送模块发送给脑电信号采集子系统。
所述刺激呈现软件包括三层或三层以上树状结构的测试方案基础库模块、测试方案模块，该基础库模块为可维护可更新的基础库模块；所述树状结构的第一层包括多个个体认知维度和多个群体认知维度；所述树状结构的第二层包括相对于多个个体认知维度的感觉、知觉、记忆、思维、语言、注意、情绪情感认知维度；包括相对于多个群体认知维度的人际关系、态度、大众心理认知维度。
所述测试方案为：组合多个个体认知维度或/和多个群体认知维度而构成测试方案；所述测试方案包括人脑认知功能早期筛查/诊断方案、人脑学习能力测试方案、人脑创造能力测试方案、群体合作能力测试方案、情绪能力测试方案、司法判定测试方案；所述人脑认知功能早期筛查/诊断方案包括各种人群认知功能神经早期筛查/测评诊断方案（如：双刺激提示反应抑制、注意网络测试、冲突抑制、物体识别、emmn测试等），例如：儿童多动症认知神经早期筛查/诊断方案、网络成瘾认知神经早期筛查/诊断方案、言语能力认知神经早期筛查/诊断方案、抑郁症认知神经早期筛查/诊断方案、精神分裂症认知神经早期筛查/诊断方案、自闭症认知神经早期筛查/诊断方案、老年痴呆认知神经早期筛查/诊断方案等。所述脑电信号采集子系统包括电极帽、放大器、脑电信号采集终端，所述放大器一方面接收电极帽的脑电信号，另一方面接收行为学数据采集系统发送的行为代码，并将两路数据发送给脑电信号采集终端，所述脑电信号采集终端接收来自放大器的行为代码数据和脑电信号数据并将它们发送给数据分析报告子系统。
所述数据分析报告子系统包括数据分析终端，所述数据分析终端内设用于接收行为代码和脑电信号的数据接收模块、数据分析模块、输出报告模块。
所述数据分析模块包括接收数据模块、分析算法模块、提取eeg和erps模块、中国人常模模块、生成分析报告模块；所述分析算法模块采用相关算法从其接收的受测者的行为代码和脑电信号中提取该受测者的每个事件相关电位，再根据该受测者的事件相关电位对比数据常模最终作出分析报告；所述数据常模即是不少于500人的不同年龄人群的eeg和erps数据模型，包括认知任务和非认知任务，所述相关分析算法即是基于方差分析和z分数的eeg和erps统计分析方法。
一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统的测评方法，包括以下步骤：
步骤一、测试前的软硬件设备调试；
步骤二、顺序完成各个测试环节；
步骤三、数据分析及输出分析报告；
其特征在于：所述步骤二测试环节的测试方案包括人脑认知功能早期筛查/诊断方案、人脑情绪能力测试方案、人脑学习能力测试方案、人脑创造能力测试方案、群体合作能力测试方案、司法判定测试方案；所述人脑认知功能早期筛查/诊断方案包括各种人群认知功能神经测评早期筛查/诊断方案（如：双刺激提示反应抑制、注意网络测试、冲突抑制、物体识别、emmn测试等），例如：儿童多动症认知神经早期筛查/诊断方案、网络成瘾认知神经早期筛查/诊断方案、言语能力认知神经早期筛查/诊断方案、抑郁症认知神经早期筛查/诊断方案、精神分裂症认知神经早期筛查/诊断方案、自闭症认知神经早期筛查/诊断方案、老年痴呆认知神经早期筛查/诊断方案等。
所述步骤一的具体过程为：
所述步骤二的具体过程为：
所述步骤三的具体过程为：
本发明的优点效果
1、本发明通过可维护可更新的树状结构的测试方案基础库模块，实现了测试方案基础数据的全面、准确、可调整，解决了评估体系不全面、标准不客观、只能根据零散的认知行为量表或者个别的神经指标进行单一的检测，尚未形成完整的测评系统，集成化程度低、准确度差的问题。
2、本发明的测试方案模块通过将各个基础库数据进行有机组合，实现了基于eeg和erps脑认知领域的重大突破，从研究实验阶段进入了临床应用阶段，并且扩大了应用领域，从单一的脑类疾病的应用扩大到整个社会的应用，包括企业的应用、家庭的应用、司法的应用、教育的应用。
附图说明
图1为本发明基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统框图；
图2为本发明行为学数据采集子系统示意图；
图3为本发明刺激呈现软件示意图；
图4为本发明树状结构测试方案基础库第一层示意图；
图5为本发明刺激软件的测试方案示意图；
图6为本发明脑电信号采集子系统示意图；
图7为本发明脑电信号采集终端示意图；
图8为本发明数据分析报告子系统示意图；
图9为本发明数据分析模块示意图。
具体实施方式
本发明设计原理
1、eeg和erps原理：脑电（eeg）是通过精密的电子仪器，从头皮上将脑部的自发性生物电位加以放大记录而获得的图形，是通过电极记录下来的脑细胞群的自发性、节律性电活动，包括自发脑电（如：静息态脑电）和诱发脑电（如：任务态脑电）。事件相关电位（erps，event-relatedpotentials的简称）是一种特殊的脑诱发电位，通过有意地赋予刺激以特殊的心理意义，利用多个或多样的刺激所引起的脑的电位。它反映了认知过程中大脑的神经电生理的变化，也被称为认知电位，也就是指当人们对某课题进行认知加工时，从头颅表面记录到的脑电位。
人脑只要没有死亡，就会不断产生脑电波，即eeg信号。然而，仅从eeg中观察不到特定心理认知活动产生的脑电信号，这就需要在记录原始eeg的过程中通过同步记录刺激序列形成可用于进行eeg和erps分析的数据。刺激序列的呈现需要按照不同的测试要求对多个刺激进行多次重复，才能在采集到的脑电eeg信号中对某种刺激在脑内所引起的电位变化进行基于锁时和/或锁相的叠加平均分析。这样，通过对同类刺激诱发的脑电波形进行多次基于锁时和/或锁相的叠加平均提取出来的信号就是该刺激诱发的eeg（如：事件相关的功率谱、相干、同步等）和erps，它是该刺激事件引起的脑电信号。
由于脑电的时间精度非常高（可以精确到毫秒），所以特别适合用来观察大脑在信息加工过程中的时间进程。事件相关的eeg和erps技术是反映大脑高级思维活动的一种客观方法，在认知功能研究领域得到广泛的应用。
2、测试方案和脑认知基础维度：测试方案是将多个脑认知基础维度进行有效组合以后的测试方案。所述脑认知基础维度包括个体认知维度、群体认知维度两大类，具体如下：
一、个体认知维度：
（1）感觉：
视觉：视觉对比、明暗对比、视敏度、觉适应、后像、闪光融合
听觉：听觉敏度（音调音色音响）
其他感觉：皮肤感觉（触压觉、温度觉、痛觉）、嗅觉和味觉、动觉（运动觉、平衡觉、内脏感觉）、
（2）知觉：
空间知觉（形状知觉、大小知觉、深度和距离知觉）
时间知觉（分辨、确认、预测、估量）
运动知觉（似动、动景运动、诱发运动、自主运动、运动后效、错觉）
（3）记忆：
感觉记忆、短时记忆、长时记忆（情景记忆、语义记忆）、工作记忆
记忆存储、记忆编码、记忆提取（再认、回忆）
内隐记忆、外显记忆
（4）思维：
创造性思维、直觉思维、逻辑思维、形象思维、动作思维、
概念形成、推理能力、决策加工、问题解决、表象和想象、
（5）语言：
语言表征（心理词典）、语言加工、语言理解、语音知觉、语言理解（词汇理解、句子理解、文本理解）
（6）注意：
注意集中度、注意选择、注意分配、前注意加工
（7）情绪情感
情绪维度、情绪强度、
情感（稳定性、深刻性、持久性）
情绪调节、情绪理解、面孔识别及加工、表情识别及加工
二、群体认知维度：
人际知觉、人际关系、人际沟通；
态度（偏见、态度改变）、社会角色、博弈、集体无意识、刻板印象、社会影响（模仿、暗示、感染、从众）；
大众心里（时尚、流言和舆论）、压力管理、群体心理/团队心理、领导行为、组织设计、信息传播。
基于以上原理，本发明设计了一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统。
一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统，包括行为学数据采集子系统，脑电信号采集子系统、数据分析报告子系统，所述行为学数据采集子系统向脑电信号采集子系统输出行为代码，所述脑电信号采集子系统向分析子系统输出行为代码和脑电信号；其特征在于：所述行为学数据采集子系统包括刺激呈现软件的测试方案，该测试方案包括用于早期筛查/诊断临床脑类疾病的测评诊断方案、还包括用于测试人脑多领域认知能力的测试方案。
所述行为学数据采集子系统包括行为学数据采集终端，该行为学数据采集终端内设有刺激呈现软件模块、生成行为代码模块、行为代码发送模块；所述刺激呈现软件模块将测试信号反馈给生成行为代码模块，生成行为代码模块将生成的行为代码通过行为代码发送模块发送给脑电信号采集子系统。
所述刺激呈现软件包括三层或三层以上树状结构的测试方案基础库模块、测试方案模块，该基础库模块为可维护可更新的基础库模块；所述树状结构的第一层包括多个个体认知维度和多个群体认知维度；所述树状结构的第二层包括相对于多个个体认知维度的感觉、知觉、记忆、思维、语言、注意、情绪情感认知维度；包括相对于多个群体认知维度的人际关系、态度、大众心理认知维度。
所述测试方案为：组合多个个体认知维度或/和多个群体认知维度而构成测试方案；所述测试方案包括人脑认知功能早期筛查/诊断方案、人脑情绪能力测试方案、人脑学习能力测试方案、人脑创造能力测试方案、群体合作能力测试方案、司法判定测试方案；所述人脑认知功能早期筛查/诊断方案包括各种人群认知功能神经测评早期筛查/诊断方案（如：双刺激提示反应抑制、注意网络测试、冲突抑制、物体识别、emmn测试等；所述的双刺激提示反应抑制既是：提示条件下对两个匹配的刺激进行按键，对不匹配的刺激不按键；所述的注意网络测试既是：通过设置不同的刺激任务，将警觉、定向和执行的加工效果进行量化；所述emmn测试既是：表情失匹配负波，expressionalmismatchnegativity，简称emmn），例如：儿童多动症认知神经早期筛查/诊断方案、网络成瘾认知神经早期筛查/诊断方案、言语能力认知神经早期筛查/诊断方案、抑郁症认知神经早期筛查/诊断方案、精神分裂症认知神经早期筛查/诊断方案、自闭症认知神经早期筛查/诊断方案、老年痴呆认知神经早期筛查/诊断方案等。
所述脑电信号采集子系统包括电极帽、放大器、脑电信号采集终端，所述放大器一方面接收电极帽的脑电信号，另一方面接收行为学数据采集系统发送的行为代码，并将两路数据发送给脑电信号采集终端，所述脑电信号采集终端接收来自放大器的行为代码数据和脑电信号数据并将它们发送给数据分析报告子系统。
所述数据分析报告子系统包括数据分析终端，所述数据分析终端内设用于接收行为代码和脑电信号的数据接收模块、数据分析模块、输出报告模块。
所述数据分析模块包括接收数据模块、分析算法模块、提取eeg和erps模块、中国人常模模块、生成分析报告模块；所述分析算法模块采用相关算法从其接收的受测者的行为代码和脑电信号中提取该受测者的每个事件相关电位，再根据该受测者的事件相关电位对比数据常模最终作出分析报告；所述数据常模即是不少于500人的不同年龄人群的eeg和erps数据模型，包括认知任务和非认知任务，所述相关分析算法即是基于方差分析和z分数的eeg和erps统计分析方法。
一种基于eeg和erps的脑认知神经功能测评系统的测评方法，包括以下步骤：
步骤一、测试前的软硬件设备调试；
步骤二、顺序完成各个测试环节；
步骤三、数据分析及输出分析报告；
其特征在于：所述步骤二测试环节的测试方案包括人脑认知功能早期筛查/诊断方案、人脑情绪能力测试方案、人脑学习能力测试方案、人脑创造能力测试方案、群体合作能力测试方案、司法判定测试方案；所述人脑认知功能早期筛查/诊断方案包括各种人群认知功能神经测评早期筛查/诊断方案（如：双刺激提示反应抑制、注意网络测试、冲突抑制、物体识别、emmn测试等；所述的双刺激提示反应抑制既是：提示条件下对两个匹配的刺激进行按键，对不匹配的刺激不按键；所述的注意网络测试既是：通过设置不同的刺激任务，将警觉、定向和执行的加工效果进行量化；所述emmn测试既是：表情失匹配负波，expressionalmismatchnegativity，简称emmn），例如：儿童多动症认知神经早期筛查/诊断方案、网络成瘾认知神经早期筛查/诊断方案、言语能力认知神经早期筛查/诊断方案、抑郁症认知神经早期筛查/诊断方案、精神分裂症认知神经早期筛查/诊断方案、自闭症认知神经早期筛查/诊断方案、老年痴呆认知神经早期筛查/诊断方案等。
所述步骤一的具体过程为：
所述步骤二的具体过程为：
所述步骤三的具体过程为：
实施例一
假设施测人员用a代指，受测人员用b代指。
1、测试前的准备
当a将测试系统准备好，软硬件设备调试正常之后，受测人员b可以开始接受测试。软硬件设备调试正常是指：采集脑电信号的脑电放大器和采集电脑稳定连接；刺激呈现电脑内的刺激代码能够准确实时显示在采集电脑上；脑电帽的相应电极能够正常使用并采集到稳定的脑电信号。
此时，a需要首先为b佩戴脑电电极帽，并说明测试的具体要求和相关注意事项。当可以稳定采集到b的脑电信号的时候，要求b坐到刺激呈现系统的显示器前，准备开始进行测试。
2、测试环节
a打开刺激呈现软件，选择相应的刺激程序。这些刺激程序涉及注意、记忆、情绪等多个认知维度，每个维度都包含多种测试方案。例如，注意力测试就包含：前注意加工能力测试、注意集中度测试、注意转移能力测试等。具体选择哪个测试方案，需要根据b的实际情况进行选择。如果b是一个希望了解自己注意力水平的人，或是存在注意力缺陷的患者，a会选择与注意力相关的测试程序对其进行测试，以了解其注意力的实际水平和具体缺陷。
进行测试的过程中，b只需要按照刺激程序中呈现的测试要求进行操作，例如：按键、默记、观看或聆听等，直至测试结束。测试过程中，刺激系统会以数字的形式实时传输各类刺激的代码给脑电放大器，与脑电信号实时同步采集。
测试结束后，a停止记录脑电信号，保存相应的脑波数据用于进行分析。b本次测试的测试环节结束。
3、数据分析及分析报告
a将保存的测试数据在数据分析软件中打开，采用相应的数据分析方法进行处理和分析，得出b在该测试上的脑电eeg和erps数据，包括波形、地形图、皮层溯源成像等。
将b的eeg和erps数据与系统中相应的常模进行比较，得出b在该测试上的水平，根据结果编写b的测试报告。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而非限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。
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