CN104598703A - 一种用于延缓大脑老化的执行功能训练系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种延缓大脑老化的执行功能训练系统，包括训练服务器和与其双向互连的一台或者多台训练客户机，其中，训练服务器用于接收训练者的数据、设置训练内容、记录并处理训练者的训练数据并实现人机交互；训练客户机用于接收训练者的信息、呈现并记录训练者的训前、训中和训后的数据并且实现人机交互。

Description

一种用于延缓大脑老化的执行功能训练系统

技术领域

本发明涉及计算机辅助处理技术，更具体地，涉及一种用于延缓大脑老化的执行功能训练系统。

背景技术

相对年轻人而言，老年人的基本认知能力都受到了损伤，比如注意力、记忆力、视空间能力等。执行功能(Executive Function)是大脑最高级的认知能力，负责对各种具体的认知加工过程进行控制和协调。大量研究表明，随着年龄的增长，老年人的执行功能出现了显著的衰退。执行功能主要由额叶（特别是前额叶）负责，相对于其它脑区，额叶随年龄的增长衰退的更快。由此一些研究者提出，执行(额叶)功能的随增龄衰退是引起人们日常认知功能(记忆、推理、视觉空间能力)衰退的主要原因(West，1996;陈天勇，韩布新，罗跃嘉，李德明，2004)。

越来越多的研究表明，执行功能并不是单一结构的认知系统，主要存在三个成分：记忆更新、注意转换、抑制优势反应(Collette&Van der Linden，2002;Miyake，Friedman，Emerson，Witzki，&Howerter，2000;陈天勇，李德明，2005)。

记忆更新在学习、阅读和问题解决等高级认知活动中发挥着重要的作用，它负责对相关信息的暂时存储。记忆更新根据任务的需要使工作记忆的内容不断更新，纳入有用的新信息，抛弃无用的旧信息。如读报时，需要对阅读的内容进行加工和存储，同时不断地更新工作记忆中的内容。记忆更新能力存在年老化现象(Salthouse，1994;彭华茂，张凌，申继亮，2009)。

注意转换也可称任务转换，体现为对多个任务或认知操作之间相互转换的控制过程。日常生活中需要同时或连续处理多种任务，这就要求在不同的任务之间进行快速、频繁的任务转换，因而注意转换能力也是影响老年人日常生活质量的重要因素。

同样，在任务完成过程中能够排除干扰也是一项重要的注意控制能力。抑制主要强调对优势行为(习惯、熟悉或正在进行的动作)的积极的、有意的抑制，是一种内源性的行为控制。研究发现，老年人的抑制能力衰退(Hasher&Zacks，1988;Hasher，Zacks，&May，1999)，比如在干扰环境下很难将注意力集中在阅读上，或是由于难以抑制与当前任务无关的信息，在谈话中出现更多脱离目标的絮叨。

越来越多的研究表明，老年人的认知功能可以通过训练得以提高，甚至在一定程度上有所逆转(Baltes&Lindenberger，1988;Thompson&Foth，2005;Willis et al.，2006)，这一现象被称为认知可塑性(cognitive plasticity)。近年来，执行功能在认知可塑性研究领域引起了高度重视。因为认知年老化主要源于执行功能的随增龄衰退，并且老年人的执行功能存在可塑性，那么针对执行功能的认知干预就可能达到事半功倍的效果。目前一些研究训练了老年人某些单个的执行功能的成分，发现相应的训练能够改善老人的执行功能。例如Buschkuehl等人(2008)对老年组进行了12周的记忆更新训练，发现老年组在有显著的训练效应，这一研究结果改变了以往认为高龄老人学习新技能的潜力非常有限的观点(Singer，Lindenberger，&Baltes，2003)，说明即使80岁高龄老人的记忆刷新同样存在一定的可塑性。

Buchler，Hoyer和Cerella(2008)的研究发现注意转换训练注意转换训练可以使老人获益，而且这种训练获益在训练停止后两个月仍然保持。其他一些研究也发现老人能在注意转换训练中获益，并且能够迁移到其他的认知功能方面，使其他认知功能也获益（Kray，Eber和Karbach，2008)；Karbach，2008；Karbach和Kray，2009）。抑制训练的研究很少，仅有少量的研究发现经过抑制任务的训练后，老年人抑制能力有所改善(Lyrette，Langlois，&Bherer，2008；Davidson，Zacks，&Williams，2003)。

目前对老年人目前针对老年人的执行功能的训练主要存在以下问题：

1、训练内容不全面。如上所述，执行功能的核心内容包括抑制、转换、刷新，但是以往的研究或者训练系统往往只关注其中一个方面的训练。我们的最近研究结果表明，同时包括三种核心内容的执行功能训练比训练单一的内容能更好的提高老人的执行功能，并且对改善其他认知功能有更大的帮助。

2、操作不方便。目前的训练方法主要利用普通的计算机按键操作的方式。这些形式操作不方便，或者不便携、人机界面不友好，并且缺乏趣味性，不利于吸引老人坚持参与训练，也不利于大规模的社区推广。

3、没有专门针对老年人执行功能的训练系统。目前的执行功能训练系统主要针对学龄儿童，材料和方案不适宜老年人用。例如，在老年人的自适应训练（依据每个人的具体能力水平来选择不同难度的训练内容和强度）中，并没有基于大样本的老年人常模数据，无法科学合理地划分自适应阶梯。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种延缓大脑老化的执行功能训练系统。

根据本发明的一个方面，提出了一种延缓大脑老化的执行功能训练系统，包括训练服务器和与其双向互连的一台或者多台训练客户机，其中，训练服务器用于接收训练者的数据、设置训练内容、记录并处理训练者的训练数据并实现人机交互；训练客户机用于接收训练者的信息、呈现并记录训练者的训前、训中和训后的数据并且实现人机交互。

本发明通过训练老年人的认知功能，延缓大脑老化，防止阿尔茨海默症的发生，提升老年人的生活品质的同时减轻社会负担。使用该训练系统参与训练的老人的认知能力得到改善，而且训练结束三个月后，训练效果还能得到一定保持。该训练系统对改善老年人的执行功能、提高其认知能力、延缓大脑的老化有重要意义。

该训练系统具有训练内容全面、操作简便、携带方便、针对性强、趣味性高等特点，适合在社区、养老机构广泛推广，提高老年人生活质量的同时也能够减轻社会负担。

附图说明

图1为根据本申请的延缓大脑老化的执行功能训练系统的功能基本构成框图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构或者方法，在图中标注了特定的标记符号，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定设备和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些元件、标号、环境进行调整、修改，所进行的调整和修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于延缓大脑老化的执行功能训练系统进行详细描述。

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

为了克服以往对老年人执行功能训练的不足，本发明提供一种训练内容全面，操作方便，趣味性高，针对性强，适宜在社区推广的老年人执行功能训练系统。

图1示出根据本申请的延缓大脑老化的执行功能训练系统，如图1所示，该延缓大脑老化的执行功能训练系统，可以通过平板电脑辅助实现。其中，所述的系统包括训练服务器和与其双向互连的训练客户机。其中，训练服务器用于接收训练者的数据、设置训练内容、记录并处理训练者的训练数据并实现人机交互。其中，训练客户机用于接收训练者的信息、呈现并记录训练者的训前、训中和训后的数据并且实现人机交互。

其中，训练服务器包括第一数据存储模块、训练内容设置模块、训练效果测验设置模块、训练数据处理及结果报告模块以及第一信息发送和接收模块；该训练服务还可以包括人机接口模块。

其中，数据存储模块接收训练内容设置模块、训练效果测验设置模块的设置信息，并且分别和训练数据处理、结果报告模块以及信息发送和接收模块双向互连，用于存储训练者的个人信息、训练数据、自适应常模数据。

其中，训练内容设置模块分别和人机接口模块及数据存储模块顺序连接，用于设置训练的内容。该训练内容可以包括抑制游戏（动物抑制游戏和数字抑制游戏）、转换游戏和刷新游戏。

其中，训练效果测验设置模块分别和人机接口模块及数据存储模块顺序连接，用于设置训练者训练前和训练后的测验量表。

其中，训练数据处理及结果报告模块用于：处理训练者的前测成绩，并据此确定对应的训练内容难度，给客户机发送训练内容。该训练数据处理及结果报告模块还用于处理训练者的训练和后测数据，报告测验的效果。

其中，人机接口模块用于在测验和训练过程中实现人机交互。进一步，在当前便利环境下，可以利用平板电脑的触摸屏，在测验和训练过程中实现人机交互。

其中，第一信息发送和接收模块用于在服务器和客户机之间的信息发送和接收。

其中，所述训练客户机包括第二数据存储模块、训练者信息登记模块、前测呈现和记录模块、训练内容呈现和记录模块、后测呈现和记录模块、结果呈现模块、第二人机接口模块以及第二信息发送和接收模块。

其中，训练者信息登记模块用于记录训练者的一般信息，比如姓名、性别、年龄、受教育程度等。

其中，前测呈现和记录模块分别与第二人机接口模块、第二数据存储模块相连，用于呈现和记录训练者的训练前的认知功能成绩。

其中，训练内容呈现和记录模块分别与第二人机接口模块、第二数据存储模块相连，用于呈现训练程序，记录训练者的训练过程数据。

其中，后测呈现和记录模块分别与第二人机接口模块、第二数据存储模块相连，用于呈现和记录训练者的训练后的认知功能成绩。

其中，结果呈现模块用于为训练者呈现训练前后的认知功能对比数据和图表。

其中，第二人机接口模块用于在测验和训练过程中实现人机交互。具体地，可以利用平板电脑的触摸屏，在测验和训练过程中实现人机交互。

其中，第二信息发送和接收模块用于在服务器和客户机之间的信息发送和接收。

进一步参照图1，本发明为一种平板电脑辅助的延缓大脑老化的执行功能训练系统，所述的系统包括训练服务器和训练客户机，其中，训练客户机可以为多台，例如5-10台，用于团体训练。

其中，训练者通过训练客户机的人机接口，在训练者信息登记模块中录入相关信息（包括：年龄、性别、受教育程度等），数据存储在训练客户机的信息存储模块中。训练客户机的数据发送和接收模块将训练者的相关信息发送到训练服务器，存储在训练服务器的数据存储模块中。

主试根据需要在训练服务器中的训练内容设置模块中设置好训练内容，并且存储在训练服务器的数据存储模块中。主试根据需要在训练效果测验设置模块中设置好训练前测验（前测）和训练后测验（后测）的内容，并存储在训练服务器的数据存储模块中。

通过训练服务器的数据发送和接收模块将训练内容和前后测验内容发送给训练客户机，训练客户机接收数据，并储存到训练客户机的数据存储模块中。训练客户机的前测呈现和记录模块从数据存储模块中调取训练前测验呈现给训练者，记录训练者的反应成绩，并存储在数据存储模块中。

训练客户机中的训练内容呈现和记录模块调取数据存储模块中的训练者的前测成绩，根据训练者的水平来呈现相应难度的执行功能训练内容，并且记录训练者的反应，存储到训练客户机的数据存储模块中。训练者通过训练客户机的人机接口模块（触摸屏）来进行训练。

训练结束后，训练客户机的后测呈现和记录模块在数据存储模块中调取训练后测验，对训练者进行测验，并且记录训练者的成绩，存储到训练客户机的数据存储模块中。训练客户机通过数据接收和发送模块将训练者的前测后测以及训练过程中的反应数据发送给训练服务器，并存储在训练服务器的数据存储模块中。

训练服务器的训练数据处理及结果报告模块调取数据存储模块中的训练前后测数据，对比分析，生成训练结果报告，存储到训练服务器的数据存储模块，并且发送到训练客户机。训练客户机接收结果报告后存储客户机的数据存储模块中。训练客户机的训练结果呈现模块在客户机上为训练者呈现训练结果报告。

本技术方案适用于健康老年人、患非传染性慢性疾病老人、轻度认知损伤老人，可适用布置在社区、老年大学、养老机构和医院等机构。

本申请的一种平板电脑辅助的延缓大脑老化的执行功能训练系统的有效性经过了严格设计的多中心随机分组实验的检验。该训练系统具有训练内容全面、操作简便、携带方便、针对性强、趣味性高等特点，适合在社区、养老机构等广泛推广。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (9)

1.一种延缓大脑老化的执行功能训练系统，包括训练服务器和与其双向互连的一台或者多台训练客户机，其中，训练服务器用于接收训练者的数据、设置训练内容、记录并处理训练者的训练数据并实现人机交互；训练客户机用于接收训练者的信息、呈现并记录训练者的训前、训中和训后的数据并且实现人机交互。

2.根据权利要求1所述的训练系统，其中，训练服务器包括第一数据存储模块、训练内容设置模块、训练效果测验设置模块、训练数据处理及结果报告模块、人机接口模块以及第一信息发送和接收模块。

3.根据权利要求1所述的训练系统，其中，训练客户机包括第二数据存储模块、训练者信息登记模块、前测呈现和记录模块、训练内容呈现和记录模块、后测呈现和记录模块、结果呈现模块、第二人机接口模块以及第二信息发送和接收模块。

4.根据权利要求2所述的训练系统，其中，数据存储模块接收训练内容设置模块、训练效果测验设置模块的设置信息，并且分别和训练数据处理、结果报告模块以及信息发送和接收模块双向互连，用于存储训练者的个人信息、训练数据、自适应常模数据。

5.根据权利要求2所述的训练系统，其中，训练内容设置模块分别和人机接口模块及数据存储模块顺序连接，用于设置训练的内容；训练效果测验设置模块分别和人机接口模块及数据存储模块顺序连接，用于设置训练者训练前和训练后的测验量表。

6.根据权利要求2所述的训练系统，其中，训练数据处理及结果报告模块用于处理训练者的前测成绩，并据此确定对应的训练内容难度，给客户机发送训练内容；处理训练者的训练和后测数据，报告测验的效果。

7.根据权利要求3所述的训练系统，其中，训练者信息登记模块用于记录训练者的一般信息；前测呈现和记录模块分别与第二人机接口模块、第二数据存储模块相连，用于呈现和记录训练者的训练前的认知功能成绩。

8.根据权利要求3所述的训练系统，其中，训练内容呈现和记录模块分别与第二人机接口模块、第二数据存储模块相连，用于呈现训练程序，记录训练者的训练过程数据；后测呈现和记录模块分别与第二人机接口模块、第二数据存储模块相连，用于呈现和记录训练者的训练后的认知功能成绩。

9.根据权利要求3所述的训练系统，其中，结果呈现模块用于为训练者呈现训练前后的认知功能对比数据和图表；第二人机接口模块用于在测验和训练过程中实现人机交互；第二信息发送和接收模块用于在服务器和客户机之间的信息发送和接收。