学习和促进系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有视听刺激装置形式的学习和促进系统，其中，视听刺激装置设置为能刺激用户大脑以诱发各种脑波频率，该系统包括：a)计时模块，用于定义显示给用户的呼吸顺序计时；其中，该呼吸顺序包括吸气计时、呼气计时和憋气计时；和b)处理单元，适于控制视觉信号和声觉信号，以根据呼吸顺序计时来显示和播放学习内容。
【专利说明】
学习和促进系统及其方法
技术领域
[0001]本发明涉及学习系统领域;更具体地讲，本发明涉及一种用于改进认知能力例如记忆和学习的方法和系统。
【背景技术】
[0002]近年来，一种大脑节律-α节律(alpha rhythm)引起了特别的关注。医生、心理学家和教师对这些波进行了集中研究，他们认为α波具有提高快速学习、吸收和记忆信息的能力。
[0003]许多研究脑科学的神经生理学家、脑电波图形学家(EEG技术人员)和临床医生已经认识到最具天赋的学习者能够容易地产生α波。对爱因斯坦大脑进行的研究表明他经常处于α状态，即使是他在进行极其困难的计算时，他的EEG(脑电波图形)也没有显示出休止反应和反射中断(reflexive pause)。对儿童大脑活动的研究表明，直到青春期为止，他们都非常容易产生α波-这赋予了他们吸收新知识的强大能力；在此后以及成年时期，产生的主要是0节律(beta rhythm)。
[0004]本发明的一个目的是提供一种能够引导用户在学习过程中有效呼吸的系统。
[0005]本发明的另一目的是提供一种尤其是在学习过程中能够诱发各种脑波频率的系统。
[0006]本发明的其他目的和优点将随着以下描述而变得清楚明显。
【发明内容】
[0007]本发明涉及一种具有视听刺激装置形式的学习和促进系统，其中，视听刺激装置设置为能够刺激用户大脑以诱发各种脑波频率，该系统包括:a)计时模块，用于定义显示给用户的呼吸顺序计时；其中，该呼吸顺序包括吸气计时、呼气计时和憋气计时；和b)处理单元，适于控制视觉信号和声觉信号，以根据呼吸顺序计时来显示和播放学习内容。
[0008]根据本发明的一种【具体实施方式】，上述装置进一步包括用于显示学习内容和呼吸顺序的显示器。
[0009]根据本发明的一种【具体实施方式】，上述装置进一步包括:阈下模块(或称潜意识模块，subliminal module)，用于在呼吸顺序的吸气和呼气计时过程中生成阈下声音或图像。
[0010]根据本发明的一种【具体实施方式】，上述装置进一步包括至少一个用于输出声觉信号的扬声器(例如耳机)。
[0011]根据本发明的一种【具体实施方式】，上述装置被配置为可穿戴计算机设备的形式，特别是视频眼镜。
[0012]另一方面，本发明涉及一种刺激用户大脑以诱发各种脑波频率的方法，包括:a)定义将被显示给用户的呼吸顺序计时；其中，该呼吸顺序包括吸气计时、呼气计时和憋气计时;和b)提供视觉和声觉信号，以根据所定义的呼吸顺序计时来显示和播放学习内容。
[0013]根据本发明的一种【具体实施方式】，进一步包括在呼吸顺序的吸气和呼气计时过程中生成阈下声音和/或可视化图像，以提高用户记忆学习内容的能力。
[0014]根据本发明的一种【具体实施方式】，吸气计时和呼气计时通过至少一个可移动的目标呈现在显示器上，该目标相应地反映吸气和呼气任务。
[0015]根据本发明的一种【具体实施方式】，呼吸顺序计时被定义为吸气2秒、呼气2秒、和憋气4秒。
【附图说明】
[0016]图中:
[0017]-图1示意性地说明了根据本发明一种【具体实施方式】的视听刺激装置的实施形式；和
[0018]-图2A-2C示意性地说明了根据本发明一种【具体实施方式】的示例性可视化呼吸顺序导引。
【具体实施方式】
[0019]本发明涉及一种视听刺激装置，其被配置为刺激用户大脑以诱发与最佳呼吸顺序相同步的各种脑波频率。该装置中结合有视频程序，该视频程序具有由立体声和发光信号所组成的混合节奏性刺激的模式，且该立体声和发光信号激励与记忆相关联的大脑区域。
[0020]现在参见本发明的多个【具体实施方式】，其中的实施例在附图中进行说明。只要可行，附图中可以使用相似或相同的数字来标示相似或相同的功能。描述本发明【具体实施方式】的附图仅在于说明目的，本领域技术人员根据以下描述容易理解，在不超出本发明所阐明原理的情形下，可以采用本发明所描述结构和方法的替代性实施方式。
[0021]本发明公开所采用方法中的刺激顺序效仿和支持学习以及高级认知功能的过程。人们已经发现，如果将正确的呼吸循环计时频率与例如α波和Θ波的脑波生成相配合使用，则受试者的大脑将会相应地产生应答，并试图通过相投合的脑波输出来匹配可视化学习内容的频率，从而提供改进的记忆结果。
[0022]由于本发明具有在宽广范围内改变刺激频率的能力，因而其可以实现任意所期望的大脑状态，以促进学习。然而，特别令人感兴趣的是α状态，因为这代表了最有助于学习的大脑活动的水平，并能够充分利用本发明的独有特征。在Super I earning ,Ostrander，etal ,Delacarte,New York,New York( 1979)一书中描述了学习和α状态之间的关联。根据特定的呼吸计时顺序导引，使用本发明的人变得快速习惯于所期望的呼吸顺序，从而在注意力高度集中的状态下进行例如学习语言、听磁带和演讲等等活动。达到α状态也可以是简单地为了放松目的，而不是为了学习本身。可以达到冥想状态。术语“超级学习”(superlearning)是指用于对事实性数据进行速成学习的折衷系统(eclectic system)，这种例如本发明的新型装置的系统来源于开发超级记忆的现代西方技术。
[0023]同样地，Θ和δ状态通过继续生成如上文所概述的频率刺激而引发。受试者最有利的是处于支撑姿势，例如躺在睡椅或床上，或者倚靠在椅子上。
[0024]图1示出了一种能够结合本发明使用的视听刺激装置。由于配置为可穿戴计算机设备、视频眼镜或头戴显示器的形式，图中所说明的装置特别便于使用。图中总体上标记为10的该装置包括显示器11、一个或多个扬声器12、和处理单元13。
[0025]处理单元13具有多种功能，其中最重要的是提供呼吸节律的功能。呼吸顺序显示在显示器11上。一种可选择的节律控制选项可以允许选择固定的节律或其他的呼吸顺序。图2A-2C中示出了一种优选的呼吸顺序。
[0026]装置10的特征在于它包括腹部呼吸导引，该导引在吸气结束和呼气开始时给予用户以指示。处理单元13控制视觉信号和声觉信号，以根据吸气结束和呼气开始来显示和播放学习内容。根据腹部呼吸顺序，装置10控制学习内容以语音信息、图像(例如图片和剪贴画)、文字信息的形式播放和显示，并且以与学习内容相混合的方式循环播放各种柔和的脑波音乐，从而使得在整个学习和记忆过程中用户大脑能够容易地充满α脑波，并保持高度放松的警觉状态。
[0027]跟随可视化的呼吸顺序导引(见图2A-2C)，用户能够根据所期望的腹部呼吸顺序进行呼吸，该腹部呼吸顺序是与呈现为语音信息和图形-文字信息的学习内容的播放和显示相同步的。此外，柔和且慢节奏的音乐以循环并与学习内容相混合的方式播放，从而使得用户可以通过学习和记忆过程进入放松状态。由于大脑充满α波且处于高度放松的警觉状态，因而学习效率和学习效果得到提高。
[0028]根据本发明的一种【具体实施方式】，装置10进一步包括在呼吸顺序的吸气和呼气计时过程中生成阈下声波和/或可视化图像，以促进用户记忆学习内容的能力。例如，可以使用阈下模块在呼吸顺序的吸气和呼气计时过程中生成阈下声音/或图像。
[0029]传统教育被证明是基于左脑半球(逻辑分析、理性、批判性思考等等)而忽略了右脑半球(图像、创造性、情感、和梦想)。根据本发明的一种【具体实施方式】，为了增强用户的大脑能力，装置10可以被配置为通过改变可听(例如声音)和可视(例如光线)频率来激活两个脑半球。这可以使人放松，增加创造力，且使人易于入睡或相反地变得警觉，取决于所选择的预定义程序所使用的频率。例如，装置10可以被配置为根据例如纽约西奈山医学院(theMount Sinai School of Medicine)的Gerald Oster博士所建议的技术进行工作。这些技术为每只耳朵采用各种声音频率，以便于诱发如在冥想状态所观察到的低频脑波，并便于实现两个脑半球的完美同步-通常是一种有利的改变状态。
[0030]装置10可以包括各种脑波程序，这些脑波程序可以纯粹由适于使用户头脑变得安静、放松和振作的立体声、节奏声(没有语音或旋律)和频闪图像组成。
[0031]现在参见图2A-2C，其中示出了根据本发明一【具体实施方式】的呼吸顺序的示例性可视化表示。在该实施例中，装置10的显示器11向用户显示反映呼吸步骤的视觉效果，例如，以球21在吸气过程中上升(图2A)且在呼气过程中下降(图2B)的形式。吸气计时和呼气计时可以通过至少一个可移动的目标(例如球21)在显示器上显现，该可移动的目标相应地反映吸气和呼气任务。本领域技术人员清楚，可以使用其他视觉效果来反映呼吸顺序，例如靠近和远离目标的视觉效果。
[0032]整个呼吸顺序通过引导用户进行短时间(例如4秒)的憋气而实现，在该憋气时间内，向用户显示学习内容(如图2C中数字22所标记)。呼吸步骤的计时可以根据已知方法设置，例如集中于两种截然不同的呼吸节律的洛扎诺夫法(the Lozanov method)。在准备阶段的呼吸:吸气4秒、停顿4秒、然后呼气4秒，接着再停顿4秒。在学习过程中的呼吸:吸气2秒、呼气2秒、停顿4秒。据推测，在呼气和吸气之间的憋气阶段(例如4秒)是记忆/学习显示内容的优选时间。
[0033]使用装置10，用户可以如下动作:
[0034]当球21上升时，用户应该开始进行2秒的吸气过程，且当球21下降时，用户应该开始进行2秒的呼气过程，之后用户应该憋气4秒并观看在此过程中呈现在装置10的显示器上的剪贴画。
[0035]以下讨论意在提供对恰当的计算环境的简明扼要的描述，本发明可以在该计算环境中实施。虽然在与可穿戴计算机设备操作系统所运行的应用程序相结合而执行的程序模块的一般语境下描述了本发明，但本领域技术人员将会认识到，本发明同样可以与其他计算机系统或设备中的其他程序模块相结合而实施。
[0036]本发明的【具体实施方式】可以实现为计算机流程(方法)、计算系统，或者实现为例如计算机程序产品或计算机可读介质的制造品。该计算机程序产品可以是计算机存储介质，该计算机存储介质是计算机系统可读取的，且编码有用于执行计算机流程的计算机程序指令。该计算机程序产品还可以是位于载体中的传播信号(propagated signal)，该载体是计算系统可读取的，且编码有用于执行计算机流程的计算机程序指令。
[0037]除非特别指明，本发明中所描述的功能可以通过可执行代码和指令来完成，该代码和指令存储于计算机可读介质中并在一个或多个基于处理器的系统上运行。然而，也可以利用状态机(state machines)和/或硬件电子电路。其次，对于本发明所描述的示例性流程来说，并不一定需要实现所有的流程状态，且这些状态也并不一定需要以所描述的顺序进行。再次，描述为依序进行的某些流程状态也可以并行进行。
[0038]相似地，虽然某些实施例可以适用于可穿戴计算机设备，但是也可以使用其他的计算机或电子系统，例如但不限于:个人电脑(PC)、平板、交互式电视、支持网络的掌上电脑(PDA)、网络游戏遥控器、网络娱乐设备、智能手机(例如，带有操作系统且用户可在其中安装应用)，等等。
[0039]本领域技术人员将会认识到，附图中所描述的装置形成为学习和促进系统，其能够引导用户在学习过程中有效呼吸，并能够诱发各种脑波频率，特别是在学习过程中。
[0040]以上全部描述和实施例的目的在于阐明而并非用于以任何方式限定本发明。可以采用许多不同的结构、分析方法、电子和逻辑元件，所有这些均不超出本发明的范围。
【主权项】
1.一种具有视听刺激装置形式的学习和促进系统，其中，视听刺激装置设置为能刺激用户大脑以诱发各种脑波频率，所述的系统包括: a)计时模块，用于定义显示给用户的呼吸顺序计时；其中，所述呼吸顺序包括吸气计时、呼气计时和憋气计时;和 b)处理单元，适于控制视觉信号和声觉信号，以根据所述呼吸顺序计时来显示和播放学习内容。2.如权利要求1所述的系统，进一步包括:显示器，用于显示所述学习内容和所述呼吸顺序。3.如权利要求1所述的系统，进一步包括:阈下模块，用于在所述呼吸顺序的吸气和呼气计时过程中生成阈下声波或图像。4.如权利要求1所述的系统，进一步包括:至少一个扬声器，用于输出所述声觉信号。5.如权利要求1所述的系统，其中，所述扬声器是耳机。6.如权利要求1所述的系统，其中，所述的视听刺激装置被设置为可穿戴计算机设备的形式，特别是视频眼镜。7.—种刺激用户大脑以诱发各种脑波频率的方法，包括: a)定义显示给用户的呼吸顺序计时；其中，所述的呼吸顺序包括吸气计时、呼气计时和憋气计时;和 b)提供视觉信号和声觉信号，以根据所定义的呼吸顺序计时来显示和播放学习内容。8.如权利要求7所述的方法，进一步包括:在所述呼吸顺序的吸气和呼气计时过程中生成阈下声波和/或可视化图像，以提高用户记忆所述学习内容的能力。9.如权利要求7所述的方法，其中，所述吸气计时和呼气计时通过至少一个可移动的目标呈现在显示器上，所述目标相应地反映吸气和呼气任务。10.如权利要求7所述的方法，其中，所述呼吸顺序计时被定义为吸气2秒、呼气2秒和憋气4秒。
【文档编号】G09B5/06GK106029148SQ201480067027
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2014年12月1日
【发明人】杰里雅各·萨达
【申请人】杰里雅各·萨达