基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，包括刺激呈现系统、脑影像数据采集装置和数据分析系统，所述脑影像数据采集装置被用户佩戴后，开始发送控制命令启动刺激呈现系统，并将同步记录用户的脑影像数据传输至数据分析系统，所述数据分析系统对该脑影像数据进行网络时空动力学模式的分析并得到分析结果，并通过该分析结果估计该用户的社会情绪能力。本发明突破现有社会情绪能力评测技术采用的行为学方法的不足、且利用脑网络分析在神经机制研究中的重要优势，从非线性网络时空动力学这一全新视角度提取社会情绪能力评测的关键脑影像时空特征指标，评测结果更客观、信效度更好。
【专利说明】基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及脑影像领域，具体涉及一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统。
【背景技术】
[0002]社会情绪能力具体包括正确地估价自己、调节和控制自己的情绪、激励自己、了解别人的情感以及善于处理人际关系这五个方面的能力。国内外众多著名教育研究机构和学者均表明:良好的社会情绪能力是未来人才所必须具备的关键素质和能力；而不良社会情绪能力将引发冲动性攻击和暴力侵犯行为、抑郁、焦虑和强迫症等情绪障碍以及由此导致的自杀行为。社会情绪能力有调节社会行为的功能，它不仅对单个个体、还常常对个体所处的社会群体产生广泛的影响。因此对社会情绪能力的评测具有非常重要的理论价值和应用价值。脑是认知、情感和动机产生的生物基础，因此进行基于脑网络分析的社会情绪能力评测具有十分重要的意义。
[0003]国内外现有用于社会情绪能力评测的技术主要局限于对一些行为的调查和观察。这些行为学方法受调查者的主观性影响很大，而且忽视了个体间的差异，评测不准确。
[0004]近年飞速发展的神经信息技术为我们研究和解决社会情绪能力的评测问题提供了新的视角和新的机遇。特别是基于脑影像(如:EEG、MEG、fMR1、NIRS等)的脑网络研究为人脑提供了非侵入性的手段，目前已经成为人们研究脑神经机制的基本工具和手段。尽管当前脑网络研究已经取得了一些重大的进展，但仍然存在着如下诸多亟待解决的问题:(1)目前脑功能连接性的定义和计算方法中阈值的选择还没有统一的规则；(2)同时存在多种不同的脑功能连接计算方法，目前尚缺如何评价不同的节点和边定义方法对脑功能网络的影响并确定最合理的定义方法；(3)目前大多数脑网络研究集中在无向网络上，但忽略了脑结构和脑功能网络中非常重要的方向信息；(4)大脑的功能活动是一个动态的过程，而目前的功能网络研究只能刻画某个时间段内大脑功能活动的拓扑性质；(5)目前的脑网络研究主要针对的是对静息态大脑功能网络，对于大脑在进行各种各样的高级认知活动时的网络组织结构却知之甚少。
[0005]针对现有社会情绪能力评测技术采用的行为学方法的不足、并利用了脑网络分析在神经机制研究中的重要优势，本发明提出了一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力估计方法。本发明的突出特点和进步是:将脑网络作为有向的动态网络(其拓扑结构随时间变化)，从非线性动力学和脑网络估计等全新视角度分析和量化脑网络的动力学时空模式，在此基础上提取反映社会情绪能力的关键时空特征指标。
【发明内容】
[0006]发明目的:本发明的目的在于解决现有技术中的不足，利用脑网络分析在神经机制研究中的重要优势，提供一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，本发明能够将脑网络作为有向的动态网络(其拓扑结构随时间变化)，从非线性动力学和脑网络估计等全新视角度分析和量化脑网络的动力学时空模式，在此基础上提取反映社会情绪能力的关键时空特征指标。
[0007]技术方案:本发明的一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，其特征在于:包括刺激呈现系统、脑影像数据采集装置和数据分析系统，所述脑影像数据采集装置被用户佩戴后，开始发送控制命令启动刺激呈现系统，并将同步记录用户的脑影像数据传输至数据分析系统，所述数据分析系统对该脑影像数据进行网络时空动力学模式的分析并得到分析结果，并通过该分析结果估计该用户的社会情绪能力。
[0008]进一步的，所述刺激呈现系统搭建社会情绪能力评测所需的测试环境，用户在所述测试环境中能激发期望的神经活动。
[0009]进一步的，所述测试环境采用虚拟现实技术建构虚拟社会场景，提升测试的生态性。
[0010]进一步的，所述脑影像数据为脑电数据、近红外脑功能数据、功能核磁共振成像数据和脑磁图数据中的任意一种或任意两种组合形成的多模态影像数据。
[0011]进一步的，所述数据分析系统将脑网络作为有向的动态网络，从时空动力学模式演化过程视角来分析脑影像数据采集装置获取的脑影像数据序列。
[0012]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0013](1)本发明基于脑影像技术对社会情绪进行评测，评测结果比现有技术(即行为调查和观察法)更客观、信度效果更好。
[0014](2)本发明建立了脑影像时间序列数据驱动的非线性动态网络模型，在此基础上研究网络时空动力学模式分析方法，在有向动态网络水平上建立了社会情绪能力评测的生理和脑影像指标。
[0015](3)本发明可以推广用于对社会情绪能力障碍的早期诊断、预后判断及干预效果评价，适用范围广泛。
[0016](4)本发明可以用于中国儿童社会情绪能力发展数据库的建立，在此基础上揭示中国儿童社会情绪能力发展的一般规律，为研究适合于中国儿童社会情绪能力培养的教育体系提供技术工具和实证基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的组成框架图。
【具体实施方式】
[0018]下面对本发明技术方案结合附图进行详细说明。
[0019]如图1所示，本发明的一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，包括刺激呈现系统、脑影像数据采集装置和数据分析系统，所述脑影像数据采集装置被用户佩戴后，开始发送控制命令启动刺激呈现系统，并将同步记录用户的脑影像数据传输至数据分析系统，所述数据分析系统对该脑影像数据进行网络时空动力学模式的分析并得到分析结果，并通过该分析结果估计该用户的社会情绪能力。
[0020]本实施例中，所述刺激呈现系统搭建社会情绪能力评测所需的测试环境，用户在所述测试环境中能激发期望的神经活动；而该测试环境采用虚拟现实技术建构虚拟社会场景，提升测试的生态性。
[0021 ] 本实施例中，所述脑影像数据为脑电数据、近红外脑功能数据、功能核磁共振成像数据和脑磁图数据中的任意一种或任意两种组合形成的多模态影像数据。
[0022]上述数据分析系统将脑网络作为有向的动态网络，从时空动力学模式演化过程视角来分析脑影像数据采集装置获取的脑影像数据序列。
[0023]本发明的具体使用方法如下:
[0024]A、佩戴数据采集装置:用户按照一定的规则(如脑电的10/20标准)佩戴上脑影像数据采集装置，并按照一定的测试标准调试确保脑影像数据采集装置已经正常工作；
[0025]B、刺激呈现:刺激呈现系统采用虚拟现实技术建构虚拟社会场景，搭建社会情绪能力评测所需的测试环境，在测试环境中用户激发期望的神经活动；
[0026]C、脑影像数据获取:脑影像数据采集装置实时记录用户的脑影像数据；
[0027]D、数据分析:首先从时空动力学模式演化过程视角来处理脑影像数据采集装置获取的脑影像数据序列，接着建立多层次、动态、因果和非线性的计算模型及其适用性的验证体系，进而可以研究特定社会场景下脑网络时空模式的动态变化规律，在此基础上实现对社会情绪能力的估计。
【权利要求】
1.一种基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，其特征在于:包括刺激呈现系统、脑影像数据采集装置和数据分析系统，所述脑影像数据采集装置被用户佩戴后，开始发送控制命令启动刺激呈现系统，并将同步记录用户的脑影像数据传输至数据分析系统，所述数据分析系统对该脑影像数据进行网络时空动力学模式的分析并得到分析结果，并通过该分析结果估计该用户的社会情绪能力。
2.根据权利要求1所述的基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，其特征在于:所述刺激呈现系统搭建社会情绪能力评测所需的便于用户激发期望神经活动的测试环境。
3.根据权利要求2所述的基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，其特征在于:所述测试环境采用虚拟现实技术建构能够提高测试生态性的虚拟社会场景。
4.根据权利要求1所述的基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，其特征在于:所述脑影像数据为脑电数据、近红外脑功能数据、功能核磁共振成像数据和脑磁图数据中的任意一种或任意两种组合形成的多模态影像数据。
5.根据权利要求1所述的基于脑网络时空动力学分析的社会情绪能力评测系统，其特征在于:所述数据分析系统将脑网络作为有向的动态网络，从时空动力学模式演化过程视角来分析脑影像数据采集装置获取的脑影像数据序列。
【文档编号】A61B5/0476GK104361203SQ201410555773
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】禹东川 申请人:东南大学