多物体追踪能力的增强方法和装置与流程

本发明实施例涉及脑科学技术，尤其涉及一种多物体追踪能力的增强方法和装置。

背景技术：

经颅磁刺激(transcranialmagneticstimulation，简称：tms)是通过高压大电容瞬时放电产生变化的磁场，穿过颅骨实现对脑组织的非侵入式刺激。重复经颅磁刺激(repetitivetranscranialmagneticstimulation，简称：rtms)是一种模式化的tms形式，即采用特殊设备在同一部位给予重复刺激。rtms是无创且集中于特定大脑皮层的刺激技术，能够调控大脑皮层的兴奋性，它不仅能够引起生物学效应，而且其产生的生物学效应能够持续至刺激停止之后。θ节律刺激(thetaburststimulation，简称：tbs)是一种rtms刺激序列，按照间隔时间不同，tbs可分为间歇性tbs(intermittenttbs，简称：itbs)和连续性tbs(continuoustbs，简称：ctbs)。

多物体追踪(multipleobjecttracking，简称：mot)是一项需要同时注意多个目标的困难任务。前人的系列研究表明，要完成一个mot任务，需要多个脑区的协同工作(jovicichetal.,2001；howeetal.,2009)。进一步的研究确认，内顶沟(inferiorparietalsulcus，简称：ips)是控制mot行为表现的关键脑区(battellietal.,2009)。还有研究表明可以通过经颅直流电刺激(transcranialdirectcurrentstimulation，简称：tdcs)使ips兴奋来促进个体的mot行为成绩(blumbergetal.,2015)。

但是tdcs对大脑的作用范围是离散性的，时空分辨率差，不能精确定位受刺激的大脑皮层。

技术实现要素：

本发明提供一种多物体追踪能力的增强方法和装置，以实现对ips进行精确定位，并采用rtms技术(itbs)刺激ips提高其兴奋性，增强mot能力。

第一方面，本发明实施例提供了一种多物体追踪能力的增强方法，包括：

通过神经影像导航定位系统和影像成像设备获取大脑成像信息；

根据所述大脑成像信息确定大脑内顶沟ips的位置，所述ips是控制大脑多物体追踪mot行为的脑区；

在所述ips的位置上进行间隙性θ节律刺激itbs，所述itbs用于提高所述ips的兴奋性。

可选的，所述itbs包括多个θ节律刺激tbs，相邻的所述tbs之间间隔8s，其中，每个所述tbs包括10个刺激短阵，相邻的所述刺激短阵之间间隔200ms，每个所述刺激短阵包括3个频率为50hz的单脉冲。

可选的，所述在所述ips的位置上进行间隙性θ节律刺激itbs，包括：

根据所述ips的位置在大脑上置位刺激线圈；

控制电容器瞬时放电在所述刺激线圈上产生磁场对所述ips进行所述itbs。

可选的，所述方法还包括：

在对所述ips进行所述itbs之前，对测试对象进行mot能力测试获取第一测试结果；

在对所述ips进行所述itbs之后，对所述测试对象进行所述mot能力测试获取第二测试结果；

根据所述第一测试结果和所述第二测试结果分析得到所述mot能力增强评估结果。

可选的，在所述根据所述第一测试结果和所述第二测试结果分析得到所述mot能力增强评估结果之后，还包括：

记录所述mot能力增强评估结果。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多物体追踪能力的增强装置，包括：

获取模块，用于通过神经影像导航定位系统和影像成像设备获取大脑成像信息；

定位模块，用于根据所述大脑成像信息确定大脑内顶沟ips的位置，所述ips是控制大脑多物体追踪mot行为的脑区；

刺激模块，用于在所述ips的位置上进行间隙性θ节律刺激itbs，所述itbs用于提高所述ips的兴奋性。

可选的，所述itbs包括多个θ节律刺激tbs，相邻的所述tbs之间间隔8s，其中，每个所述tbs包括10个刺激短阵，相邻的所述刺激短阵之间间隔200ms，每个所述刺激短阵包括3个频率为50hz的单脉冲。

可选的，所述刺激模块，具体用于根据所述ips的位置在大脑上置位刺激线圈；控制电容器瞬时放电在所述刺激线圈上产生磁场对所述ips进行所述itbs。

可选的，所述装置还包括：

评估模块，用于在对所述ips进行所述itbs之前，对测试对象进行mot能力测试获取第一测试结果；在对所述ips进行所述itbs之后，对所述测试对象进行所述mot能力测试获取第二测试结果；根据所述第一测试结果和所述第二测试结果分析得到所述mot能力增强评估结果。

可选的，所述装置还包括：

记录模块，用于记录所述mot能力增强评估结果。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

电容器，用于储存电荷；

刺激线圈，用于根据所述电容器瞬时放电产生磁场；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述第一方面任一所述的多物体追踪能力的增强方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面任一所述的多物体追踪能力的增强方法。

本发明通过brainsight和影像成像设备实现对mot的控制脑区ips进行精确定位，并采用rtms技术(itbs)刺激ips提高其兴奋性，增强mot能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的多物体追踪能力的增强方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的itbs序列示意图；

图3是本发明实施例提供的mot能力测试的视觉画面示意图；

图4是本发明实施例提供的mot能力测试的实验流程图；

图5为本发明实施例提供的多物体追踪能力的增强装置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的多物体追踪能力的增强装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

如背景技术所述，ips是mot是控制mot行为表现的关键脑区，目前可以通过tdcs使ips兴奋来促进个体的mot行为成绩，但tdcs对大脑的作用范围是离散性的，时空分辨率差，不能精确定位受刺激的大脑皮层。而目前还有研究采用低频rtms刺激ips能够抑制个体的mot行为表现，表明rtms可以有效地干预mot行为(battellietal.,2009)。因此如何通过无创性的tms技术精准作用于大脑的ips，以增强个体的mot能力是本发明的主要目的。

图1为本发明实施例提供的多物体追踪能力的增强方法的流程图，该方法可以由多物体追踪能力的增强装置来执行，该多物体追踪能力的增强装置可以是tms设备、神经影像导航定位系统和影像成像设备联合组成的系统，也可以是独立的计算机设备，该计算机设备与tms设备、神经影像导航定位系统和影像成像设备相关联。多物体追踪能力的增强方法具体包括如下步骤：

步骤101、通过神经影像导航定位系统和影像成像设备获取大脑成像信息；

步骤102、根据大脑成像信息确定大脑ips的位置，该ips是控制大脑mot行为的脑区；

神经影像导航定位系统(brainsight)可以结合核磁共振成像(magneticresonanceimaging，简称：mri)、功能性磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging，简称：fmri)等影像成像设备的影像技术，直观地引导tms设备的刺激线圈置位，使得磁刺激过程可视化。brainsight可以精确引导、定位刺激靶点、角度、深度，全程记录刺激过程、刺激参量。为了避免对非必要的脑区产生刺激，本发明需要精确地对ips进行定位，只对ips产生tms达到提高ips兴奋性的目的，以增强mot能力。

步骤103、在ips的位置上进行itbs，该itbs用于提高ips的兴奋性。

根据ips的位置在大脑上置位刺激线圈，控制电容器瞬时放电在刺激线圈上产生磁场对ips进行itbs。tms设备包括电容器和刺激线圈，电容器储存大量的电荷，在极短时间内放电，使刺激线圈产生磁场，并在脑内产生反向感生电流，这样的电流可以激活大的锥体神经元，引起轴突内的微观变化，并进一步引起电生理和功能的变化，可引起短暂脑功能的兴奋，以此来增强个体的mot能力。本发明中使用的itbs包括多个tbs，相邻的tbs之间间隔8s，其中，每个tbs包括10个刺激短阵，相邻的刺激短阵之间间隔200ms，每个刺激短阵包括3个频率为50hz的单脉冲。图2是本发明实施例提供的itbs序列示意图。

本实施例的技术方案，通过brainsight和影像成像设备实现对mot的控制脑区ips进行精确定位，并采用rtms技术(itbs)刺激ips提高其兴奋性，增强mot能力。

在上述技术方案的基础上，还可以对itbs的刺激效果进行评估，确保本发明上述多物体追踪能力的增强方法的可靠性。在对ips进行itbs之前，对测试对象进行mot能力测试获取第一测试结果；在对ips进行itbs之后，对测试对象进行mot能力测试获取第二测试结果；根据第一测试结果和第二测试结果分析得到mot能力增强评估结果。

本实施例中，对测试对象进行的mot能力测试主要用于呈现各个认知测试的视觉刺激，该测试系统可以由一台主机、高刷新率的液晶显示器(aocg2770pf144hz)和心理学视觉呈现软件(matlab和psychtoolbox工具包)组成，用maltlab的psychtoolbox编程呈现视觉刺激，刺激亮度由光度计精确测量(单位cd/cm2)，高刷新率的液晶显示器(144hz刷新率)确保刺激呈现的时间精度为7毫秒左右。测试对象的眼睛距离显示器62cm，目标点与测试对象的双眼中心连线处于同一水平位置。图3是本发明实施例提供的mot能力测试的视觉画面示意图，刺激共为8个灰色小球，左右视野区域各4个小球，目标刺激是左右视野中的任意2个小球，共4个目标刺激。图4是本发明实施例提供的mot能力测试的实验流程图，mot能力测试包括：目标刺激呈现在黑色的背景上，在黑色背景亮度(0cd/cm2)中央呈现按键信息，测试对象按空格键开始实验，按键后屏幕呈现8个小球(左右视野各4个)，其中左右视野随机的2个小球(共4个目标刺激)会闪烁3下共1.2秒，随后8个小球在左视野运动区域或右视野运动区域中随机运动6秒，运动结束后小球静止不动。测试对象选出之前闪烁的4个小球(目标刺激)，并按回车键确认，按键后出中选结果反馈。首先用心理物理阶梯法法测得每个测试对象在70％左右正确率对应的小球运动速度。在对多个测试对象的ips进行itbs之前和之后，分别按照每个测试对象各自对应的前述小球运动速度对各测试对象进行mot能力测试，得到各测试对象的正确率，分别比较各测试对象在刺激前后的正确率的变化。若刺激后的正确率高于刺激前，就可以认为本实施例中采用的mot能力的增强方法是有效且可靠的。

本发明中mot能力增强评估结果可以由数据分析系统完成，主要整合各种实验范式下不同参数的分析，得出最终评估结果。数据分析系统包括数据库、基本数据信息可视化单元、数据结果评估单元，其中，数据库是将反应监测系统记录的按键反应正确率和测试对象的姓名、性别、年龄、左右利手，实验时间等数据构建一个数据库。数据库可以存放在计算机本地的磁盘中，可以导出到闪存盘、光盘等存储介质，更进一步的，可以通过互联网将数据库保存在云端，可以实现远程的监测等应用。基本数据信息可视化单元包括实验范式完成时，将数据库中的正确率等被试可以直接理解的数据通过百分比显示在显示屏上。

图5为本发明实施例提供的多物体追踪能力的增强装置的结构示意图，参照图5，该装置包括：获取模块11、定位模块12和刺激模块13，其中，获取模块11，用于通过神经影像导航定位系统和影像成像设备获取大脑成像信息；定位模块12，用于根据所述大脑成像信息确定大脑内顶沟ips的位置，所述ips是控制大脑多物体追踪mot行为的脑区；刺激模块13，用于在所述ips的位置上进行间隙性θ节律刺激itbs，所述itbs用于提高所述ips的兴奋性。

在上述技术方案的基础上，所述itbs包括多个θ节律刺激tbs，相邻的所述tbs之间间隔8s，其中，每个所述tbs包括10个刺激短阵，相邻的所述刺激短阵之间间隔200ms，每个所述刺激短阵包括3个频率为50hz的单脉冲。

在上述技术方案的基础上，所述刺激模块，具体用于根据所述ips的位置在大脑上置位刺激线圈；控制电容器瞬时放电在所述刺激线圈上产生磁场对所述ips进行所述itbs。

在上述技术方案的基础上，图6为本发明实施例提供的多物体追踪能力的增强装置的结构示意图，参照图6，该装置还包括：评估模块14和记录模块15，其中，评估模块14，用于在对所述ips进行所述itbs之前，对测试对象进行mot能力测试获取第一测试结果；在对所述ips进行所述itbs之后，对所述测试对象进行所述mot能力测试获取第二测试结果；根据所述第一测试结果和所述第二测试结果分析得到所述mot能力增强评估结果；记录模块15，用于记录所述mot能力增强评估结果。

本发明实施例所提供的多物体追踪能力的增强装置可执行本发明任意实施例所提供的多物体追踪能力的增强方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

图7为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括处理器20、存储器21、输入装置22和输出装置23；设备中处理器20的数量可以是一个或多个，图7中以一个处理器20为例；设备中的处理器20、存储器21、输入装置22和输出装置23可以通过总线或其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

存储器21作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的多物体追踪能力的增强方法对应的程序指令/模块。处理器20通过运行存储在存储器21中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的多物体追踪能力的增强方法。

存储器21可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器21可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器21可进一步包括相对于处理器20远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置22可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置23可包括显示屏等显示设备。

本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种多物体追踪能力的增强方法，该方法包括：

通过神经影像导航定位系统和影像成像设备获取大脑成像信息；

根据所述大脑成像信息确定大脑内顶沟ips的位置，所述ips是控制大脑多物体追踪mot行为的脑区；

在所述ips的位置上进行间隙性θ节律刺激itbs，所述itbs用于提高所述ips的兴奋性。

当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的多物体追踪能力的增强方法中的相关操作.

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(read-onlymemory,rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory,ram)、闪存(flash)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。