用于感觉和认知剖析的系统和方法
【专利说明】
[0001] (对相关申请的交叉引用）
[0002] 本专利文件要求在2012年9月28日提交的发明名称为"METHODANDAPPARATUS FORACQUISITION,ANALYSISANDEVALUATIONOFBRAINSIGNALSANDCORRELATED INDIVIDUALKNOWL邸GEAND/ORSTATEOFAWARE肥SSPROFILE"的美国临时专利申请 No. 61/707613的优先权。作为本申请的公开的一部分，通过引用并入上述的专利申请的整 个内容。
技术领域
[0003]本专利文件设及用于分析脑功能的系统、装置和处理。
【背景技术】
[0004]脑电图巧EG)是通过使用位于被检者头皮上的电极记录大脑表现出的电活动，从 而形成包括EEG数据集的神经信号振荡的频谱内容。例如，通过EEG技术检测的大脑的电 活动可包括例如源自大脑的神经元内的离子电流流动的电压波动。在一些情况下，EEG指 的是在例如不到一小时的短时间对大脑自发电活动的记录。EEG可被用于包括癒痛、昏迷、 脑病、脑死亡W及其他疾病和缺陷的临床诊断应用W及睡眠和睡眠障碍的研究中。在一些 情况下，EEG已用于肿瘤、中风和其它局灶性脑疾病的诊断。
[000引EEG技术的一个例子包括事件相关电位巧RP)的记录，该些事件相关电位指与给 定事件（例如，简单的刺激和复杂的过程）相关的EEG记录的脑反应。例如，ERP包括脑电 响应一脑波一与感觉、运动神经（motor)和/或认知处理有关。ERP与感觉（例如，视觉，听 觉等）和认知（例如，注意力、语言、决策等）的脑测量相关联。典型的ERP波形包括称为 成分的正负电压偏转的时间演化。例如，典型的成分通过使用字母（N/P;负/正）和该成 分出现的次数（指示从刺激事件算起的反应时间段，单位为毫秒）被分类。
【发明内容】
[0006] 公开了用于使用用于引出生理数据（例如，大脑信号）和/或行为数据）W推断 和产生属于个体和/或组精神能力（例如，认知和/或感觉性能）、屯、理状态（例如，清醒水 平）和行为偏好的唯一一组信息的专口刺激呈现结构（例如，包含图像和声音）的方法、系 统和装置。
[0007]在一个方面中，一种用于提供被检者的认知或感觉评价的方法包括；从认知性能 简档、感觉性能简档、W及认知和感觉性能简档选择简档类别；向被检者呈现一系列的刺 激，该一系列的刺激基于所选择的简档类别；在呈现该一系列的刺激之前、之中和之后获取 被检者的生理信号，W产生生理数据；和处理生理数据，W产生包含与所选择的简档类别相 关的一个或更多个定量值的信息集。
[0008]方法的实现可任选地包括W下的示例性特征中的一个或更多个。在一些例子中， 可W在没有由被检者执行的行为响应的情况下实现获取。例如，一系列的刺激可包含基于 所选择的简档类别的视觉、听觉、嗅觉、触觉或味觉刺激媒介中的至少一个。例如，一个或更 多个定量值可包含指示基于被检者的关注、记忆、学习能力、虚构特性、图案整合能力、语义 整合能力、目标检测能力、情绪效价（valence)或偏好中的至少一个的认知和感觉性能中 的一个或两个的水平的定量分数，其中，定量分数指示在特定时间的水平。例如，一个或更 多个定量值可包含指示在特定时间的被检者的清醒度的水平或状态的定量分数。在该方法 的一些实现中，处理可包含：基于呈现的刺激和所选择的简档类别识别与生理信号相关的 时间间隔；将与时间间隔对应的生理数据组成为一个或更多个分组数据集；和提供跨着分 组数据集的或者分组数据集内的关系的统计测量，W产生所选择的简档类别的一个或更多 个定量值。例如，在一些实现中，方法还可包括处理生理数据W增加分组数据集的信号噪声 比。例如，分组可基于单个刺激的预先分配的类别或连续刺激的结合关系中的至少一个被 确定。在方法的一些实现中，处理可包括；基于呈现的刺激和所选择的简档类别识别与生理 信号相关的时间间隔；将与时间间隔对应的生理数据组成为一个或更多个分组数据集；和 通过使用从被检者或其它被检者获取的先前生理数据提供跨着分组数据集的或者分组数 据集内的关系的统计测量，W产生所选择的简档类别的一个或更多个定量值。在方法的一 些实现中，处理可包括：基于呈现的刺激和所选择的简档类别识别与生理信号相关的时间 间隔；将与时间间隔对应的生理数据组成为一个或更多个初始分组数据集；通过使用包含 初始分组数据集的统计试验，将向被检者呈现的一系列刺激之中的各刺激分类；基于分类 的刺激，将与时间间隔对应的生理数据重新组成为一个或更多个分组数据集；和提供跨着 分组数据集的或者分组数据集内的关系的统计测量，W产生所选择的简档类别的一个或更 多个定量值。例如，在一些实现中，方法还可包括；通过使用被检者的产生的信息集，形成修 改的一系列的刺激；和向被检者呈现修改的一系列的刺激。例如，在一些实现中，方法还可 包括；在呈现该修改的一系列的刺激之前、之中和之后获取被检者的生理信号，W产生新的 生理数据；和处理新的生理数据，W产生包含与所选择的简档类别相关的一个或更多个增 强定量值的增强信息集。例如，在一些实现中，方法还可包括；为简档类别中的每一个创建 初始序列的刺激。在一些例子中，获取生理数据可包含记录由被检者产生的脑电图巧EG) 信号。例如，记录邸G信号可包含使用配戴于被检者的头皮上的一个或更多个柔性邸6电极 传感器W测量记录的邸6信号并将其传送到远程处理单元。在一些例子中，获取生理信号 可包含记录由被检者产生的肌电图（EMG)信号。例如，在一些实现中，方法还可包括；在处 理之前，过滤生理信号W增大生理信号的信号噪声比。例如，在一些实现中，方法还可包括： 在处理之前，预处理生理数据，包含W下中的一个或更多个：将生理数据分段，或从生理数 据识别特性。例如，在一些实现中，方法还可包括；基于被检者的产生的信息集，产生机器与 被检者之间的交互作用。例如，在一些实现中，方法还可包括；在呈现一系列的刺激之前获 取被检者的基线生理数据W产生基线生理数据。在一些例子中，向被检者呈现的一系列的 刺激可包含用于被动刺激被检者的大脑响应的环境刺激。例如，在一些实现中，方法还可包 括；在呈现该一系列的刺激之前、之中和之后获取被检者的行为信号，W产生生理数据；和 处理行为数据与生理数据，W产生包含与所选择的简档类别相关的一个或更多个定量值的 信息集。
[0009]在另一方面中，提供一种包含上面存储有代码的计算机可读存储媒介的计算机程 序产品，该代码在被执行时导致计算机或通信网络中的计算机系统的处理器实现用于提供 被检者的认知或感觉评价的方法，其中，计算机程序产品由计算机或计算机系统操作w实 现方法。计算机实现的方法包括；向被检者提供提示W选择包含认知性能简档、感觉性能简 档、W及认知和感觉性能简档的简档类别；通过装置控制向被检者呈现的一系列的刺激，该 一系列的刺激基于所选择的简档类别；接收代表在呈现一系列的刺激之前、之中和之后从 被检者获取的生理信号的生理数据；和处理生理数据，W产生包含与所选择的简档类别相 关的一个或更多个定量值的信息集。
[0010] 计算机程序产品的实现可任选地包括W下的示例性特征中的一个或更多个。例 如，在计算机程序产品中，方法的处理步骤可包括；基于呈现的刺激和所选择的简档类别识 别与生理信号相关的时间间隔；将与时间间隔对应的生理数据组成为一个或更多个分组数 据集；和提供跨着分组数据集的或者分组数据集内的关系的统计测量，W产生所选择的简 档类别的一个或更多个定量值。在一些实现中，计算机程序产品的计算机实现方法还可包 括处理生理数据W增加分组数据集的信号噪声比。例如，分组基于单个刺激的预先分配的 类别或连续刺激的结合关系中的至少一个被确定。例如，在计算机程序产品中，方法的处理 步骤可包括；基于呈现的刺激和所选择的简档类别识别与生理信号相关的时间间隔；将与 时间间隔对应的生理数据组成为一个或更多个分组数据集；和通过使用从被检者或其它被 检者获取的先前生理数据提供跨着分组数据集的或者分组数据集内的关系的统计测量，W 产生所选择的简档类别的一个或更多个定量值。例如，在计算机程序产品中，方法的处理步 骤可包括：基于呈现的刺激和所选择的简档类别识别与生理信号相关的时间间隔；将与时 间间隔对应的生理数据组成为一个或更多个初始分组数据集；通过使用包含初始分组数据 集的统计试验，将向被检者呈现的一系列刺激之中的各刺激分类；基于分类的刺激，将与时 间间隔对应的生理数据重新组成为一个或更多个分组数据集；和提供跨着分组数据集的或 者分组数据集内的关系的统计测量，W产生所选择的简档类别的一个或更多个定量值。在 一些实现中，计算机程序产品的计算机实现方法还可包括；通过使用被检者的产生的信息 集，形成修改的一系列的刺激；和控制通过装置向被检者呈现的修改的一系列的刺激。在一 些实现中，计算机程序产品的计算机实现方法还可包括；接收代表在呈现该修改的一系列 的刺激之前、之中和之后从被检者获取的生理信号的生理数据；和处理新的生理数据，W产 生包含与所选择的简档类别相关的一个或更多个增强定量值的增强信息集。
[0011] 在另一方面中，一种用于提供认知或感觉评价的系统包括；与被检者连接W检测 在向被检者呈现一系列的刺激之前、之中和之后由被检者表现的生理信号的传感器装置， 该一系列的刺激基于包含认知性能简档、感觉性能简档、W及认知和感觉性能简档的认 知-感觉简档类别；和与传感器装置通信并且被构建为包含一个或更多个存储器单元W及 被配置为将生理信号处理为生理数据W产生包含与认知-感觉简档类别相关的一个或更 多个定量值的信息集的一个或更多个处理器的数据处理系统。
[0012] 系统的实现任选地包括W下的示例性特征中的一个或更多个。在一些例子中，由 传感器装置检测的生理信号不包含被检者的行为响应。在一些实现中，例如，系统还可包 括；用于产生向被检者呈现的一系列的刺激的刺激传输装置，其中，刺激包括视觉、听觉、嗅 觉、触觉或味觉刺激媒介中的至少一个。例如，刺激传输装置可包括用于产生一系列的图像 的显示屏幕。例如，刺激传输装置可包括用于产生一系列的声音的扬声器。例如，刺激传输 装置可包括用于产生一系列的嗅觉、触觉或味觉中的至少一种的致动器。在一些实现中，刺 激传输装置可被配置为与数据处理系统通信，其中，数据处理系统被配置为基于产生的信 息集生成机器过程，并且，由数据处理单元生成的机器过程导致刺激传输装置修改下一次 向被检者呈现的一系列的刺激。例如，刺激传输装置可包含桌上型计算机、膝上型计算机或 包含智能电话或平板电脑的移动通信装置。例如，数据处理系统可被配置于移动通信装置 中。例如，数据处理系统可被配置为基于产生的信息集生成机器过程，其中，机器过程驱动 另一装置或系统W执行源自包含于产生的信息集中的信息的功能。例如，一个或更多个定 量值可包含指示基于被检者的关注、记忆、学习能力、虚构特性、图案整合能力、语义整合能 力、目标检测能力、情绪效价、偏好或清醒度中的至少一个的认知和感觉性能中的一个或两 个的水平的定量分数，并且，定量分数指示在特定时间的水平。在系统的一些实现中，例如， 传感器装置可包含柔性基板、柔性基板上的传感器电极和与电极电气通信并且处于柔性基 板上的传送器，其中，传感器装置被配置为配戴于被检者的头皮上W记录脑电图巧EG)信 号并且向数据处理单元或远程计算机系统中的至少一个传送记录的邸6信号的一个或更 多个可配戴贴片。在系统的一些实现中，例如，传感器装置可包含可固定于被检者上W接收 来自被检者的电信号的电极。例如，传感器装置可包含捕获指示被检者的移动或运动的被 检者的图像的成像装置。在一些例子中，成像装置捕获被检者的眼睛运动。例如，在系统的 一些实现中，数据处理系统可包含；与传感器装置接近并且通信W从传感器装置接收检测 的生理信号的本地计算机，本地计算机被配置为进行检测的生理信号的初始处理W产生初 始生理信号数据；和通过通信网络或链接与本地计算机通信W从本地计算机接收初始生理 信号数据并且处理初始生理信号数据W产生包含与认知-感觉简档类别相关的一个或更 多个定量值的信息集的远程计算机。例如，本地计算机可被配置为产生初始生理信号数据 作为被检者特有的个体数据，并且，远程计算机可被配置为处理初始生理信号数据W产生 针对被检者个性化的信息集。在一些实现中，例如，系统还可包括：处于被检者的位置上并 被配置为产生向被检者呈现的一系列的刺激的刺激传输装置，其中，刺激包含视觉、听觉、 嗅觉、触觉或味觉刺激媒介中的至少一个；和与远程计算机通信W接收与包含与认知-感 觉简档类别相关的一个或更多个定量值的信息集相关或者源自所述信息集的数据W修改 对于被检者的一系列的刺激产生关于被检者个性化的修改的一系列的刺激的刺激呈现计 算机，刺激呈现计算机与刺激传输装置禪合W导致向被检者施加修改的一系列的刺激。在 一些实现中，例如，远程计算机可被配置为访问被检者的一个或更多个组中的其它被检者 的生理信号数据并且在处理初始生理信号数据时使用其它被检者的生理信号数据W产生 针对被检者个性化的信息集。例如，在一些实现中，系统还可包括：配置于远程计算机与刺 激呈现计算机之间并且被配置为将针对被检者个性化的信息集转换成被刺激呈现计算机 使用的适应性变化或调整W在产生关于被检者个性化的修改的一系列的刺激时修改对于 被检者的一系列的刺激的大脑-机器界面模块。
[0013]在另一方面中，一种用于提供被检者的认知或感觉评价的方法包括；响应基于认 知-感觉简档类别创建的一系列的刺激的呈现，处理个体的生理数据和行为数据中的一个 或两个，其中，处理产生包含表征个体的认知性能水平、感觉性能水平、或者认知和感觉性 能水平的一个或更多个定量值的信息集。处理包含；基于呈现的刺激和所选择的简档类别 在生理数据和/或行为数据内选择关注的时间间隔；将与选择的关注的时间间隔对应的生 理数据和/或行为数据组成为一个或更多个分组数据集；和提供跨着分组数据集的或者分 组数据集内的关系的统计测量w产生一个或更多个定量值。
[0014] 方法的实现可任选地包括W下的示例性特征中的一个或更多个。在方法的一些实 现中，例如，提供统计测量包含使用从一个或更多个组中的个体或其它个体获取的先前生 理数据和/或行为数据W产生一个或更多个定量值。在一些实现中，例如，方法还可包括通 过使用产生的个体的信息集，形成修改的一系列的刺激。
[0015] 在另一方面中，一种用于提供被检者的认知或感觉评价的系统包括通过通信网络 或链接与远程计算机装置通信的一个或更多个计算机。一个