CN104955513B - 用于通过睡眠慢波诱发和感官环境重建的增强知识巩固的系统和方法 - Google Patents

用于通过睡眠慢波诱发和感官环境重建的增强知识巩固的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种用于在睡眠期间增强对象中的知识巩固的系统。新的陈述性记忆可以通过在慢波睡眠期间呈现与在之前的清醒学习期间所呈现的感官刺激相对应的感官刺激来更好地得到巩固。感官刺激可以包括气味、声音、视觉刺激、触觉、味觉和/或其他类型的感官刺激。所述系统被配置为在慢波睡眠期间提供与在清醒学习期间所提供的清醒刺激相对应的提示感官刺激。所述提示感官刺激可以在对象中提示增强的知识巩固。在一些实施例中，所述系统可以包括以下中的一个或多个：慢波睡眠诱发器、感官刺激器、传感器、处理器、电子存储器、用户接口和/或其他部件。

Description

用于通过睡眠慢波诱发和感官环境重建的增强知识巩固的系 统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于通过慢波诱发和感官环境重建来在睡眠期间增强对象中的知识巩固的系统。
背景技术
知识的获得可以通过药物治疗来增强。用于增强知识获得的非药物治疗优于药物治疗。睡眠期间的感官刺激是已知的。模仿清醒时期的感官刺激的睡眠期间的感官刺激是已知的。睡眠期间的感官刺激通常是被连续地和/或间隔地施加的，这并不对应于对象的睡眠模式。本公开克服了在现有技术系统中的缺陷。
发明内容
因此，本公开的一个或多个方面涉及一种用于在睡眠期间增强对象中的知识巩固的系统。所述系统包括：一个或多个慢波睡眠诱发器、一个或多个感官刺激器、以及一个或多个处理器。所述一个或多个慢波睡眠诱发器被配置为诱发所述对象中的睡眠慢波。所述一个或多个感官刺激器被配置为向所述对象提供感官刺激。所述一个或多个处理器被配置为运行计算机程序模块。所述计算机程序模块包括：感官刺激模块、慢波睡眠模块、定时模块以及控制模块。所述感官刺激模块被配置为获得对要被提供给所述对象的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数。所述慢波睡眠模块被配置为控制所述一个或多个慢波睡眠诱发器来诱发所述对象中的慢波睡眠。所述定时模块被配置为确定针对所述提示感官刺激的递送的定时，使得所述提示感官刺激在经诱发的慢波睡眠期间被提供给所述对象。所述控制模块被配置为控制所述一个或多个感官刺激器，以在由所述定时模块确定的所述定时处根据所获得的感官刺激参数来向所述对象提供所述提示感官刺激。
本公开的另一方面涉及一种用于利用知识巩固增强系统在睡眠期间增强对象中的知识巩固的方法。所述知识巩固增强系统包括一个或多个慢波睡眠诱发器、一个或多个感官刺激器以及一个或多个处理器。所述一个或多个处理器被配置为运行计算机程序模块。所述计算机程序模块包括：感官刺激模块、慢波睡眠模块、定时模块以及控制模块。所述方法包括：利用所述感官刺激模块来获得对要被提供给所述对象的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数；利用所述慢波睡眠模块来控制所述一个或多个慢波睡眠诱发器，以诱发所述对象中的慢波睡眠；利用所述定时模块来确定针对所述提示感官刺激的递送的定时，使得所述提示感官刺激将在经诱发的慢波睡眠期间被提供给所述对象；并且利用所述控制模块来控制所述一个或多个感官刺激器，以在所确定的定时处根据所获得的感官刺激参数来向所述对象提供所述提示感官刺激。
本公开的又一方面涉及一种用于在睡眠期间增强对象中的知识巩固的系统。所述系统包括：用于诱发所述对象中的慢波睡眠的单元；用于向所述对象提供感官刺激的单元；用于获得对要被提供给所述对象的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数的单元；用于对用于诱发所述对象中的慢波睡眠的所述单元进行控制的单元；用于确定针对所述提示感官刺激的递送的定时，使得所述提示感官刺激将在经诱发的慢波睡眠期间被提供给所述对象的单元；以及用于控制用于提供感官刺激的所述单元，以在所确定的定时处根据所获得的感官刺激参数来向所述对象提供所述提示感官刺激的单元。
附图说明
参考附图考虑说明书和权利要求书，本公开的这些和其他目的、特征和特性，以及操作的方法和相关结构元件的功能，以及部件的组合和生产经济性将变得更加显而易见，所有附图构成了本说明书的一部分，其中，类似的附图标记在各图中指代对应部分。然而，应当明确理解，附图仅出于说明和描述的目的，并非旨在界定本公开的限制。
图1是用于在睡眠期间增强对象中的知识巩固的系统的示意性图示。
图2图示了由对象佩戴的头戴装置(headset)，并且包括感测电极、生物信号放大器和无线音频设备。
图3图示了EEG视图中的两个经诱发的慢波睡眠周期；
图4图示了睡眠图的范例；
图5图示了用于利用知识巩固增强系统在睡眠期间增强对象中的知识巩固的方法。
具体实施方式
如在本文中使用的，单数形式的“一”、“一个”和“所述”包括多个引用对象，除非上下文中明确做出其他说明。如在本文中使用的，两个或更多个部分或部件被“耦合”的陈述应该意指该部分直接或间接地(即通过一个或多个中间部分或部件)被结合或一起运行，只要发生链接。如在本文中使用的，“直接耦合”意指两个元件彼此直接接触。如在本文中使用的，“固定耦合”或“固定的”意指两个部件被耦合从而作为一体移动，同时保持相对于彼此的恒定取向。
如在本文中使用的，词语“单式”意指部件被作为单件或单元来创建。亦即，包括分别创建然后耦合到一起作为单元的件的部件不是“单式”部件或主体。如在本文中采用的，两个或更多个部分或部件相互“接合”的陈述应该意指该部分直接或通过一个或多个中间部分或部件互相施力。如在本文中采用的，术语“数量”应该意指一或大于一的整数(即多个)。
本文中使用的方向性短语，例如但不限于顶部、底部、左、右、上、下、前、后及其派生词，涉及在附图中示出的元件的取向，并且不对权利要求书构成限制，除非其中明确记载。
图1是用于在睡眠期间增强对象12中的知识巩固的系统10的示意性图示。新的陈述性记忆可以通过在慢波睡眠期间呈现与在之前的清醒学习期间所呈现的感官刺激相对应的感官刺激来更好地得到巩固。在一些实施例中，感官刺激可以在对象12的下一睡眠期(例如清醒学习之后的夜晚)中的慢波睡眠期间被呈现。感官刺激可以包括不同类型的感官刺激。例如，不同类型可以包括气味、声音、视觉刺激(例如在睁开和/或闭上的眼睛上闪光)、触觉、味觉和/或其他类型的感官刺激。增强的知识巩固可以由在慢波睡眠期间提供与清醒学习期间所呈现的感官刺激相对应的感官刺激引起。系统10被配置为在慢波睡眠期间提供与清醒学习期间的清醒感官刺激相对应的提示感官刺激。提示感官刺激和清醒感官刺激可以包括一种或多种感官刺激。提示感官刺激可以在对象12中提示增强的知识巩固。感官刺激的重新暴露在快速眼动(REM)睡眠和/或觉醒期间、和/或当感官刺激在之前的学习期间已经被省略时可能是无效的。在一些实施例中，系统10可以包括以下中的一个或多个：慢波睡眠诱发器14、感官刺激器16、传感器18、处理器20、电子存储器22、用户接口24、和/或其他部件。
在图1中，慢波睡眠诱发器14、感官刺激器16，传感器18、处理器20、电子存储器22以及用户接口24被示为单独的实体。这并不旨在是限制性的。系统10的部件中的一些和/或全部和/或其他部件可以被分组成一个或多个单一设备。例如，图2示出了由对象202佩戴的头戴装置200，并且包括感测电极204、生物信号放大器206以及无线音频设备208。感测电极204和生物信号放大器206可以例如由图1中的传感器18来表示。无线音频设备208可以例如由图1中示出的慢波睡眠诱发器14和/或感官刺激器16来表示。
返回到图1，慢波睡眠诱发器14被配置为诱发对象12中的慢波睡眠。在一些实施例中，慢波睡眠诱发器14可以被配置为通过无创脑刺激和/或其他方法来诱发慢波睡眠。慢波睡眠诱发器14可以被配置为使用慢波睡眠诱发刺激通过无创脑刺激来诱发慢波睡眠。类似于用来增强知识巩固的在慢波睡眠期间所呈现的感官刺激，慢波睡眠诱发刺激包括气味、声音、视觉刺激、触觉、味觉和/或其他刺激。慢波睡眠诱发刺激不应当重建在清醒学习期间所创建的感官环境。例如，可以向对象12施加经颅磁性刺激，以触发慢波睡眠。作为另一范例，慢波睡眠诱发器14可以被配置为经由对对象12的听觉刺激来诱发慢波睡眠。慢波睡眠诱发器14的范例可以包括以下中的一个或多个：音乐播放器、音调发生器、对象12的头皮上的一些电极、用来递送振动刺激的单元(也称为躯体-感官刺激)、生成磁场以直接刺激脑的皮层的线圈、和/或其他设备。
感官刺激器16被配置为向对象12提供感官刺激。感官刺激器16被配置为在慢波睡眠期间和/或在其他时间向对象12提供感官刺激。在一些实施例中，感官刺激器16被配置为在对象12的清醒学习的时期期间向对象12提供感官刺激。清醒学期的时期可以出现在慢波睡眠之前。在一些实施例中，感官刺激器16可以包括被配置为生成生气味、声音、视觉刺激、触觉、味觉和/或其他感官刺激的设备。感官刺激器16可以被配置为生成和/或提供一种或多种感官刺激，以在慢波睡眠期间、清醒学习期间和/或在其他时间创建感官环境。例如，感官刺激器16可以被配置为在清醒学习期间向对象12提供气味并在慢波睡眠期间再次向对象12提供气味。在一些实施例中，感官刺激器16可以包括慢波睡眠诱发器14。感官刺激器16的范例可以包括光发生器、香味分配器、音乐播放器、音调发生器、振动刺激发生器和/或其他设备。
传感器18被配置为生成传达与对象的当前睡眠阶段相关的信息的输出信号。对象的当前睡眠阶段可以对应于以下中的一个或多个：非快速眼动(NREM)阶段N1、阶段N2或阶段N3睡眠、和/或快速眼动(REM)睡眠。在一些实施例中，NREM阶段3或阶段2睡眠可以是慢波睡眠。传感器18可以包括直接测量这样的参数的一个或多个传感器。例如，传感器18可以包括被配置为检测由对象12的脑内的电流引起的沿对象12的头皮的电活动的电极。传感器18可以包括生成传达与对象的当前睡眠阶段间接相关的信息的输出信号的一个或多个传感器。例如，一个或多个传感器18可以基于对象12的心率(例如传感器18可以是被定位在对象12的胸上、和/或被配置为在对象12的手腕上的手镯、和/或被定位在对象12的另一肢体上的心率传感器)、对象12的移动(例如传感器18可以包括具有加速计的围绕对象12的手腕和/或脚踝的手镯，使得可以使用体动记录仪信号来分析睡眠)、对象12的呼吸、和/或对象12的其他特性来生成输出。虽然传感器18被图示在与对象12连通的单个位置中，但这并不旨在是限制性的。传感器18可以包括被设置在多个位置中的传感器，例如，在慢波睡眠诱发器14内(或与其连通)、在感官刺激器16内(或与其连通)、和/或在其他位置中。
处理器20被配置为提供系统10中的信息处理能力。这样，处理器20可以包括以下中的一个或多个：数字处理器、模拟处理器、以及被设计用来处理信息的数字电路、被设计用来处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的其他机构。虽然处理器20在图1中被示为单个实体，但这仅出于说明的目的。在一些实现方式中，处理器20可以包括多个处理单元。这些处理单元可以在物理上被定位在同一设备(例如慢波睡眠诱发器14)内，或者处理器20可以表示协调操作的多个设备的处理功能。
如图1所示，处理器20被配置为执行一个或多个计算机程序模块。一个或多个计算机程序模块可以包括以下中的一个或多个：感官刺激模块30、慢波睡眠模块32、睡眠阶段模块34、定时模块36、控制模块38和/或其他模块。处理器20可以被配置为通过软件；硬件；固件；软件、硬件和/或固件的特定组合；和/或处理器20上用于配置处理能力的其他机构来运行模块30、32、34、36和/或38。
应当意识到，虽然模块30、32、34、36和38在图1中被图示为共同被定位在单个处理单元内，但在处理器20包括多个处理单元的实现方式中，模块30、32、34、36和/或38中的一个或多个可以远离其他模块被定位。以下描述的对由不同的模块30、32、34、36和/或38提供的功能的说明是出于说明的目的，并且不旨在是限制性的，这是因为模块30、32、34、36和/或38中的任何模块可以提供比所描述的更多或更少的功能。例如，模块30、32、34、36和/或38中的一个或多个可以被消除，并且其功能的一些或全部可以由其他模块30、32、34、36和/或38来提供。作为另一范例，处理器20可以被配置为运行一个或多个额外的模块，所述一个或多个额外的模块可以执行以下归属于模块30、32、34、36和/或38中的一个的功能的一些或全部。
感官刺激模块30被配置为获得对要被提供给对象12的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数。提示感官刺激在经诱发的慢波睡眠期间被提供给对象12。提示感官刺激可以促进对象12中的知识巩固。对提示感官刺激进行限定的感官刺激参数可以包括感官刺激的类型(例如气味、声音、触觉、视觉、味觉)、持续时间、强度(例如强的气味)、频率、占空比、定时和/或其他参数。在一些实施例中，感官刺激模块30被配置为基于在对象12的清醒学习的时期期间被提供给对象12的清醒感官刺激来获得对提示感官刺激进行限定的感官刺激参数。在一些实施例中，感官刺激模块30可以(使用被并入的传感器)获得在清醒学习的时期期间出现(不必被提供)的感官刺激参数，使得所获得的当前感官刺激参数可以在慢波睡眠期间被再现。在一些实施例中，清醒学习的时期是在其期间对象12学习具体信息的时间段。学习具体信息可以包括例如研究考试的考试笔记、读书和/或其他学习活动。在一些实施例中，待学习的材料可以由系统10(例如经由用户接口24)和/或以其他方式呈现。例如，待学习的具体信息可以被以各种形式呈现给对象12，所述各种形式包括在用户接口24的显示屏上、在计算设备(例如台式计算机、膝上型计算机、平板计算机、智能电话)的显示屏上、以印刷方式、以音频内容的形式、和/或以其他形式。
慢波睡眠模块32被配置为控制慢波睡眠诱发器14来诱发对象12中的慢波睡眠。在一些实施例中，慢波睡眠模块32可以被配置为控制慢波睡眠诱发器14通过无创脑刺激和/或其他刺激来诱发慢波睡眠。控制慢波睡眠诱发器14通过无创脑刺激来诱发慢波睡眠可以包括控制慢波睡眠诱发器14提供慢波睡眠诱发刺激。例如，慢波睡眠模块32可以控制慢波睡眠诱发器14经由经颅磁性刺激来诱发慢波睡眠。作为另一范例，慢波睡眠模块32可以控制慢波睡眠诱发器14经由对对象12的听觉刺激来诱发慢波睡眠。
在一些实施例中，慢波睡眠可以通过脑电图(EEG)而被观察到。通过非限制性范例，图3图示了在EEG的视图302中的两个经诱发的慢波睡眠周期300。在图3所示的范例中，慢波睡眠是利用听觉音调而被诱发的。对听觉音调的定时由竖条304表示。非慢波睡眠306在音频音调的开始310之后在时间点308处过渡为慢波睡眠300。
返回图1，睡眠阶段模块34被配置为识别对象12中的慢波睡眠。睡眠阶段模块34被配置为基于来自传感器18的输出信号和/或基于其他信息来识别对象12中的慢波睡眠。在一些实施例中，睡眠阶段模块34可以基于对由输出信号传达的信息的分析来识别对象12中的慢波睡眠。分析可以包括在对象12的睡眠期期间生成和/或监测EEG。在一些实施例中，分析可以包括基于慢波睡眠比率来检测慢波睡眠。在一些实施例中，该比率可以是：
Figure BDA0000769803200000071
其中，β和δ分别表示在EEG的β带中的功率(例如通常被定义为在15-30Hz频率范围中的功率，虽然该范围的界限的变化是非常常见的)和EEG的δ带中的功率(通常被定义为在0.5-4.5Hz频率范围中的功率，虽然正如β带的情况，没有对频率界限的标准定义)。在一些实施例中，睡眠阶段模块34被配置为响应于瞬时慢波睡眠比率ρ(t)来识别对象12中的慢波睡眠，所述瞬时慢波睡眠比率ρ(t)时基于瞬时功率β(t)和δ(t)而估计的，在长于给定的时间段期间保持在阈值比率以下。在一些实施例中，阈值比率和/或给定时间段可以基于对象12的先前的睡眠期和/或其他信息而被确定。在一些实施例中，阈值比率和/或给定的时间段可以在制造时被编程。例如，阈值比率和/或给定的时间段可以在制造时基于经验性可接受值(例如约-2的阈值比率和/或约2分钟的给定时间段)而被编程。在一些实施例中，系统10可以对慢波的数量进行计数，这是因为这些是能从EEG识别的并且具有典型的幅度和持续时间。幅度和持续时间可以被用于编程算法来自动地检测这样的慢波。
在一些实施例中，睡眠阶段模块34可以被配置为识别除了慢波睡眠之外的和/或替代慢波睡眠的睡眠阶段。在一些实施例中，慢波睡眠模块32可以被配置为响应于睡眠阶段模块34在对象12睡觉时识别特定的睡眠阶段(例如N1、N2、N3)来控制慢波睡眠诱发器14诱发对象12中的慢波睡眠。例如，慢波睡眠模块32可以被配置为响应于睡眠阶段模块34在对象12睡觉时识别睡眠阶段N2来控制慢波睡眠诱发器14诱发对象12中的慢波睡眠。慢波睡眠模块32可以被配置为响应于睡眠阶段模块34识别特定的睡眠阶段来控制慢波睡眠诱发器14诱发对象12中的慢波睡眠，这是因为在特定的睡眠阶段期间的针对慢波诱发的可能性可以相对高于其他睡眠阶段中的可能性，和/或唤醒阈值(例如用户较不可能由感官刺激唤醒)在特定的睡眠阶段期间可以是较高的。
定时模块36被配置为确定针对提示感官刺激的递送的定时。定时模块36被配置为确定针对提示感官刺激的递送的定时，使得提示感官刺激在经诱发的慢波睡眠期间被提供给对象12。在一些实施例中，定时模块36被配置为基于由睡眠阶段模块34对对象12中的慢波睡眠的识别来确定针对提示感官刺激的递送的定时。例如，定时模块36可以确定针对提示感官刺激的递送的定时，使得提示感官刺激的递送与慢波睡眠的开始一致和/或随慢波睡眠的结束而停止。
图4图示了睡眠图400的范例。睡眠图400图示了对象的睡眠期的睡眠阶段402随时间404的变化。在图4所示的范例中，提示感官刺激被定时为406以用于慢波睡眠408的时期期间的递送。在一些实施例中，例如慢波可能不在整个N3时期上都存在，但显著地更可能的可以是这样的慢波在N3期间存在。例如，慢波也可以在N2期间存在(尽管在较小的程度上)。提示感官刺激的递送被定时为406，使得提示感官刺激的递送随慢波睡眠的开始410而开始和/或随慢波睡眠的结束412而停止。
返回图1，在一些实施例中，定时模块36被配置为基于对由慢波睡眠模块32的对慢波睡眠诱发的开始的定时来确定针对提示感官刺激的递送的定时。在一些实施例中，定时模块36被配置为确定针对提示感官刺激的递送的定时，使得提示感官刺激在慢波睡眠诱发开始时开始被提供给对象12。在一些实施例中，定时模块36被配置为确定针对提示感官刺激的递送的定时，使得提示感官刺激在由慢波睡眠模块32的慢波睡眠诱发的开始时间之后的一个或多个预定的时间量时开始被提供给对象12。在一些实施例中，一个或多个预定的时间量可以基于慢波睡眠诱发的开始与对象12和/或其他对象中的慢波睡眠的开始之间的典型时间量。典型的时间量可以基于对象12的当前睡眠期、对象12的前一睡眠期、和/或其他睡眠期来确定。在一些实施例中，一个或多个预定时间量可以在制造时被编程、由用户经由用户接口24设定、和/或通过其他方法来确定。在一些实施例中，用于确定对提示感官刺激的定时的基础(例如基于对慢波睡眠的识别、基于慢波睡眠诱发的开始时间)可以在制造时被编程、由用户经由用户接口24设定、和/或通过其他方法来确定。
控制模块38被配置为控制感官刺激器16向对象12提供提示感官刺激。控制模块38被配置为控制感官刺激器16在由定时模块36确定的定时处根据所获得的感官刺激参数来提供提示感官刺激。控制模块38被配置为控制感官刺激器16向对象12提供提示感官刺激，使得提示感官刺激与在清醒学习的时期期间所提供的清醒感官刺激相对应。例如，控制模块38可以控制感官刺激器16在由定时模块36确定的定时处向对象12提供薰衣草香味。薰衣草香味可以具有与在清醒学习的时期期间提供给对象12的薰衣草香味相同的强度。
在一些实施例中，控制模块38被配置为控制感官刺激器16在对象12的清醒学习的时期期间提供清醒感官刺激。在一些实施例中，在清醒学习的时期期间，控制模块38可以控制感官刺激器16和/或其他设备来提供清醒感官刺激，使得清醒感官刺激的感官刺激不干扰对象12处理要学习的材料的能力。例如，控制模块38可以控制感官刺激器16以低强度水平来提供清醒感官刺激。
在一些实施例中，控制模块38可以被配置为控制感官刺激器16经由将不涉及学习过程的感官进行接合的刺激的类型来提供清醒感官刺激。例如控制模块38可以被配置为控制感官刺激器16在对象12学习打印的材料时提供嗅觉刺激。控制模块38可以被配置为控制感官刺激器16在视觉学习任务期间提供听觉刺激(例如音乐)。
在一些实施例中，控制模块38可以被配置为使得控制感官刺激器16提供与清醒感官刺激相对应的提示感官刺激包括：控制感官刺激器16提供提示感官刺激与清醒感官刺激之间的精确匹配；和/或控制感官刺激器16提供类似于清醒感官刺激的提示感官刺激。在一些实施例中，提示感官刺激与清醒感官刺激之间的差异可以增强用于在不中断知识巩固的情况下睡眠的环境。例如提示感官刺激与清醒感官刺激之间的差异可以包括在睡眠期间的较低的环境光强度和/或没有光(例如在夜间的黑暗)。作为另一范例，提示感官刺激可以包括不被包括在学习期间的清醒感官刺激中的、用来增强睡眠的薰衣草气味。
在一些实施例中，电子存储器22包括以电子方式存储信息的电子存储介质。电子存储器22的电子存储介质可以包括以下中的一个或全部：与系统10整体提供(即基本不可移动)的系统存储器和/或经由例如端口(例如USB端口、火线端口等)或驱动器(例如磁盘驱动器等)能可移动地连接到系统10的可移动存储器。电子存储器22可以包括以下中的一个或多个：光学可读存储介质(例如光盘等)、磁性可读存储介质(例如磁带、磁性硬盘驱动器、软盘驱动器等)、基于电荷的电存储介质(例如EPROM、RAM等)、固态存储介质(例如闪存驱动器等)、和/或其他电子可读存储介质。电子存储器22可以存储软件算法、由处理器20确定的信息、从对象12接收的信息和/或使得系统10能够正常工作的其他信息。电子存储器22可以(全部或部分地)是系统10内的单独部件，或者电子存储器22可以(全部或部分地)被与系统10的一个或多个其他部件(例如处理器20)整体提供。
用户接口24被配置为提供系统10与对象12和/或其他用户之间的接口，对象12和/或其他用户可以通过所述接口来向系统10提供信息或从系统10接收信息。其他用户可以包括例如：护理人员、医生和/或其他用户。这使得数据、提示、结果和/或指令以及统称为“信息”的任何其他可通信的项目能够在用户(例如对象12)与慢波睡眠诱发器14、感官刺激器16、传感器18、处理器20和/或系统10的其他部件中的一个或多个之间进行通信。例如，EEG可以经由用户接口24被显示给护理人员。
适合于包括在用户接口24中的接口设备的范例包括小键盘、按钮、开关、键盘、旋钮、操纵杆、显示屏、触摸屏、扬声器、麦克风、指示灯、可听报警、打印机、触觉反馈设备和/或其他接口设备。在一些实施例中，用户接口24包括多个单独的接口。在一些实施例中，用户接口24包括与慢波睡眠诱发器14、感官刺激器16和/或系统10的其他部件整体提供的至少一个接口。
应当理解，本公开还预期硬连线或者无线的其他通信技术作为用户接口24。例如，本公开预期可以将用户接口24可以与由电子存储器22提供的可移动存储器接口集成。在该范例中，信息可以从可移动存储器(例如智能卡、闪存驱动器、可移动磁盘等)加载到系统10中，这使得(一个或多个)用户能够定制系统10的实现方式。适于作为用户接口24与系统10一起使用的其他示范性输入设备和技术包括但不限于RS-232端口、RF链路、IR链路和调制解调器(电话、电缆或其他)。总之，本公开预期用于与系统10通信信息的任何技术作为用户接口24。
图5图示了用于利用知识巩固增强系统在睡眠期间增强对象中的知识巩固的方法500。知识巩固增强系统包括一个或多个慢波睡眠诱发器、一个或多个感官刺激器、以及一个或多个处理器。一个或多个处理器被配置为运行计算机程序模块。计算机程序模块包括感官刺激模块、慢波睡眠模块、定时模块和控制模块。以下提出的方法500的操作旨在是说明性的。在一些实施例中，可以利用一个或多个未描述的额外操作和/或不适用所讨论的操作中的一个或多个来完成方法500。此外，在图5中图示并在以下描述的方法500的操作的顺序并非旨在是限制性的。
在一些实施例中，可以在一个或多个处理设备(例如数字处理器、模拟处理器、被设计用来处理信息的数字电路、被设计用来处理信息的模拟电路、状态机和/或用于以电子方式处理信息的其他机制)中实现方法500。一个或多个处理设备可以包括响应于以电子方式存储在电子存储介质上的指令来执行方法500的操作中的一些或全部的一个或多个设备。一个或多个处理设备可以包括通过为运行方法500的操作中的一个或多个操作而特别设计的硬件、固件和/或软件来配置的一个或多个设备。
在操作502中，获得感官刺激参数。感官刺激参数对要被提供给对象的提示感官刺激进行限定。对提示感官刺激进行限定的感官刺激参数是基于在对象的清醒学习时期期间被提供给对象的清醒感官刺激来获得的。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)感官刺激模块30相同或相似的计算机程序模块来执行操作502。
在操作504中，在对象中诱发慢波睡眠。通过控制一个或多个慢波睡眠诱发器来在对象中诱发慢波睡眠，以诱发对象中的慢波睡眠。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)慢波睡眠模块32相同或相似的计算机程序模块来执行操作504。
在操作506中，确定针对提示感官刺激的递送的定时。确定针对提示感官刺激的递送的定时，使得提示感官刺激在经诱发的慢波睡眠期间被提供给对象。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)定时模块36相同或相似的计算机程序模块来执行操作506。
在操作508中，控制一个或多个感官刺激器来向对象提供提示感官刺激。控制一个或多个感官刺激器以在所确定的定时处根据所获得的感官刺激参数来向对象提供提示感官刺激。控制一个或多个感官刺激器来向对象提供提示感官刺激，使得提示感官刺激与在清醒学习的时期期间所提供的清醒感官刺激相对应。在一些实施例中，由与(在图1中示出并且在本文中描述的)控制模块38相同或相似的计算机程序模块来执行操作508。
在权利要求中，位于括号中的任何附图标记都不得被解释为对权利要求的限制。词语“包括”或“包含”不排除在权利要求中列出那些之外的元件或步骤的存在。在列举了若干器件的设备权利要求中，这些器件中的若干可以由同一硬件来体现。在元件前面的量词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。在列举了若干器件的任何设备权利要求中，这些器件中的若干可以由同一硬件来体现。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
虽然以上提供的说明基于目前认为是最实际并且最优选的实施例出于说明的目的提供了细节，但是应当理解这样的细节只是出于该目的，并且本公开不限于明确公开的实施例，而是相反，本公开旨在覆盖权利要求的精神和范围内的修改和等价布置。例如，应当理解本公开预期，在可能的范围内，能够将任何实施例的一个或多个特征与任何其他实施例的一个或多个特征组合。

Claims (15)

1.一种用于在睡眠期间增强对象(12)中的知识巩固的系统(10)，所述系统包括：
一个或多个慢波睡眠诱发器(14)，其被配置为诱发所述对象中的慢波睡眠；
一个或多个感官刺激器(16)，其被配置为向所述对象提供感官刺激；以及
一个或多个物理计算机处理器(20)，其由计算机可读指令配置为运行计算机程序模块，所述计算机程序模块包括：
感官刺激模块(30)，其被配置为获得对要被提供给所述对象的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数；
慢波睡眠模块(32)，其被配置为响应于识别特定的睡眠阶段控制所述一个或多个慢波睡眠诱发器以通过无创脑刺激来诱发所述对象中的慢波睡眠，所述特定的睡眠阶段具有针对慢波睡眠诱发的高于其他睡眠阶段的可能性和/或具有高于其他睡眠阶段的唤醒阈值；
定时模块(36)，其被配置为确定针对所述提示感官刺激的递送的、关于对所述一个或多个慢波睡眠诱发器的所述控制的定时，使得所述提示感官刺激将在经诱发的慢波睡眠期间被提供给所述对象；以及
控制模块(38)，其被配置为控制所述一个或多个感官刺激器，以在由所述定时模块确定的所述定时处根据所获得的感官刺激参数来向所述对象提供所述提示感官刺激。
2.如权利要求1所述的系统，还包括一个或多个传感器(18)，所述一个或多个传感器被配置为生成传达与所述对象的当前睡眠阶段相关的信息的输出信号。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述计算机程序模块还包括睡眠阶段模块(34)，所述睡眠阶段模块被配置为基于所述输出信号来识别所述对象中的NREM睡眠；并且
其中，所述定时模块还被配置为基于由所述睡眠阶段模块对所述对象中的NREM睡眠的识别来确定针对所述提示感官刺激的递送的所述定时。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述感官刺激模块还被配置为基于在所述对象的清醒学习的时期期间被提供给所述对象的清醒感官刺激来获得对所述提示感官刺激进行限定的所述感官刺激参数。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述控制模块还被配置为控制所述一个或多个感官刺激器来向所述对象提供所述提示感官刺激，使得所述提示感官刺激与在所述清醒学习的时期期间所提供的所述清醒感官刺激相对应。
6.一种用于利用知识巩固增强系统(10)在睡眠期间增强对象(12)中的知识巩固的方法，所述知识巩固增强系统包括一个或多个慢波睡眠诱发器(14)、一个或多个感官刺激器(16)、以及一个或多个物理计算机处理器(20)，所述一个或多个物理计算机处理器由计算机可读指令配置为运行计算机程序模块，所述计算机程序模块包括感官刺激模块(30)、慢波睡眠模块(32)、定时模块(36)、以及控制模块(38)，所述方法包括：
利用所述感官刺激模块来获得对要被提供给所述对象的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数；
响应于识别特定的睡眠阶段，利用所述慢波睡眠模块来控制所述一个或多个慢波睡眠诱发器，以通过无创脑刺激来诱发所述对象中的慢波睡眠，所述特定的睡眠阶段具有针对慢波睡眠诱发的高于其他睡眠阶段的可能性和/或具有高于其他睡眠阶段的唤醒阈值；
利用所述定时模块来确定针对所述提示感官刺激的递送的、关于对所述一个或多个慢波睡眠诱发器的所述控制的定时，使得所述提示感官刺激将在经诱发的慢波睡眠期间被提供给所述对象；并且
利用所述控制模块来控制所述一个或多个感官刺激器，以在所确定的定时处根据所获得的感官刺激参数来向所述对象提供所述提示感官刺激。
7.如权利要求6所述的方法，还包括利用一个或多个传感器(18)来生成传达与所述对象的当前睡眠阶段相关的信息的输出信号。
8.如权利要求7所述的方法，还包括基于所述输出信号来识别所述对象中的NREM睡眠；并且
利用所述定时模块基于对所述对象中的NREM睡眠的识别来确定针对所述提示感官刺激的递送的所述定时。
9.如权利要求6所述的方法，还包括利用所述感官刺激模块基于在所述对象的清醒学习的时期期间被提供给所述对象的清醒感官刺激来获得对所述提示感官刺激进行限定的所述感官刺激参数。
10.如权利要求9所述的方法，还包括利用所述控制模块来控制所述一个或多个感官刺激器来向所述对象提供所述提示感官刺激，使得所述提示感官刺激与在所述清醒学习的时期期间所提供的所述清醒感官刺激相对应。
11.一种用于在睡眠期间增强对象(12)中的知识巩固的系统(10)，所述系统包括：
用于诱发所述对象中的慢波睡眠的单元(14)；
用于向所述对象提供感官刺激的单元(16)；
用于获得对要被提供给所述对象的提示感官刺激进行限定的感官刺激参数的单元(30)；
用于响应于识别特定的睡眠阶段对用于通过无创脑刺激来诱发所述对象中的慢波睡眠的所述单元进行控制的单元(32)，所述特定的睡眠阶段具有针对慢波睡眠诱发的高于其他睡眠阶段的可能性和/或具有高于其他睡眠阶段的唤醒阈值；
用于确定针对所述提示感官刺激的递送的、关于对用于诱发慢波睡眠的单元(14)的控制的定时，使得所述提示感官刺激将在经诱发的慢波睡眠期间被提供给所述对象的单元(36)；以及
用于控制用于提供感官刺激的所述单元以在所确定的定时处根据所获得的感官刺激参数来向所述对象提供所述提示感官刺激的单元(38)。
12.如权利要求11所述的系统，还包括用于生成传达与所述对象的当前睡眠阶段相关的信息的输出信号的单元(18)。
13.如权利要求12所述的系统，还包括用于基于所述输出信号来识别所述对象中的NREM睡眠的单元(34)；并且
其中，用于确定定时的所述单元还被配置为基于对所述对象中的NREM睡眠的识别来确定针对所述提示感官刺激的递送的所述定时。
14.如权利要求11所述的系统，其中，用于获得感官刺激参数的所述单元还被配置为基于在所述对象的清醒学习的时期期间被提供给所述对象的清醒感官刺激来获得对所述提示感官刺激进行限定的所述感官刺激参数。
15.如权利要求14所述的系统，其中，用于对用于提供感官刺激的所述单元进行控制的所述单元还被配置为控制用于提供感官刺激的所述单元来向所述对象提供所述提示感官刺激，使得所述提示感官刺激与在所述清醒学习的时期期间所提供的所述清醒感官刺激相对应。
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