CN110428884A - 一种记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统 - Google Patents

一种记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统，训练方法包括：由处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应第一任务期间的各个脑区的血氧数据；基于各个脑区的血氧数据确定表征各个脑区之间的功能连接性的第一功能连接参数；基于第一功能连接参数确定并呈现第一反馈内容；呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；获取由近红外光谱检测设备采集的受训者根据第一反馈内容自我调节后再响应第二任务期间的各个脑区的血氧数据；基于各个脑区的血氧数据确定表征各个脑区的功能连接性的第二功能连接参数；基于第二功能连接参数确定并呈现第二反馈内容。本公开提供的训练方法可靠性高，训练效果好。

Description

一种记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统
技术领域
本公开大体涉及信号处理。更具体地，本公开涉及一种记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统。
背景技术
记忆能力是人非常重要的一项能力，记忆能力低、减退等会严重影响人的生活，脑功能和神经的可塑性使得可以通过训练的方式来延缓记忆力的减退、提高人的记忆能力。
目前，主要是利用脑电信号的变化来对记忆能力进行训练，但脑电信号的空间分辨率较低使得难以准确的定位脑区，导致对记忆能力的神经活动功能区域靶向性差，影响训练的可靠性。
提出了本公开的技术方案以解决以上问题。
发明内容
本公开意图提供一种记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统，其通过基于受训者在响应任务期间的各个脑区的血氧数据来确定各个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈内容并将其呈现给受训者，以训练受训者的记忆能力，可靠性高，训练效果较好。
根据本公开的第一方案，提供一种记忆能力的训练方法，所述训练方法包括：由处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应所述第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；由所述处理器，基于所获取的所述第一血氧数据和所述第二血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；由所述处理器，基于所述第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；由所述处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；获取由所述近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据所述第一反馈内容自我调节后再响应所述第二任务期间的所述第一脑区的第三血氧数据和所述第二脑区的第四血氧数据；由所述处理器，基于所获取的所述第三血氧数据和所述第四血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；由所述处理器，基于所述第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
在一些实施例中，所述第一脑区和所述第二脑区选自由额叶脑区、顶叶脑区、额叶脑区的分区和顶叶脑区的分区构成的组，且彼此至少部分不同。
在一些实施例中，所述第一反馈内容和所述第二反馈内容中的各个反馈内容基于相应的功能连接参数与其基准值的差值来确定。
在一些实施例中，各个功能连接参数的所述基准值为如下的任何一种：所述功能连接参数的理论值；所述受训者属于的人群样本的所述功能连接参数的平均值；或者基于所述受训者在静息期间下的所述第一脑区的第五血氧数据和所述第二脑区的第六血氧数据，并利用与所述第一功能连接参数相同的定义来确定的第三功能连接参数。
在一些实施例中，所述第一反馈内容和所述第二反馈内容中的各个反馈内容是一定范围内的反馈分数。
在一些实施例中，所述第一功能连接参数和所述第二功能连接参数中的各个功能连接参数通过公式（1）和公式（2）来计算：
其中，i表示第一脑区，j表示第二脑区，k为采样点序号，K为采样点总数，xi（k）为第一 脑区i的第k个采样点的血氧浓度值，xj（k）为第二脑区j的第k个采样点的血氧浓度值，， 分别为任务期间的第一脑区i和第二脑区j的平均血氧浓度值，rij为第一脑区i和第二脑区j 的血氧数据之间的相关系数，Z为受训者响应任务期间的功能连接参数，r为与记忆能力相 关的成对的脑区的血氧数据之间的相关系数。
在一些实施例中，所述第一反馈内容和所述第二反馈内容中的各个反馈内容通过公式（3）来确定：
其中，Zbase为所述受训者在静息期间的功能连接参数，Z为响应任务期间的功能连接参数，SD为所述受训者在所述静息期间的功能连接参数的标准差，Score为反馈分数。
在一些实施例中，所述第一任务和所述第二任务被呈现多次，每次的任务为：交替且接续地在第一时间段内呈现单个子内容接着在第二时间段内黑屏，也就是让第一时间段和第二时间段交替且接续地发生；当呈现的单个子内容与前n（n可为任何自然数）个子内容相同时，由所述受试者经由输入装置予以响应。
在一些实施例中，所述第一任务和所述第二任务被呈现多次，每次的任务包括记忆阶段、保持阶段和询问阶段，在所述记忆阶段内呈现多个不重复的子内容供所述受训者记忆，所述保持阶段内提示所述受训者保持对子内容的记忆，所述询问阶段内随机呈现单个字母让所述受训者判定该子内容是否呈现过。
在一些实施例中，所述子内容选自由字母、数字、图案、图形和符号构成的组中的任何一种。
在一些实施例中，呈现所述第一任务和所述第二任务之前，设有休息阶段，以便在所述休息阶段内提供相应的反馈内容。
在一些实施例中，所述训练方法还包括：根据所述第一反馈内容和所述第二反馈内容对所述受训者进行奖惩。
根据本公开的第二方案，本公开提供了一种记忆能力的训练装置，所述训练装置包括：第一呈现模块，其配置为呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；第一获取模块，其配置为获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应所述第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；第一确定模块，其配置为基于所获取的所述第一血氧数据和所述第二血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；第二呈现模块，其配置为基于所述第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；第三呈现模块，其配置为呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；第二获取模块，其配置为获取由所述近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据所述第一反馈内容自我调节后再响应所述第二任务期间的所述第一脑区的第三血氧数据和所述第二脑区的第四血氧数据；第二确定模块，其配置为基于所获取的所述第三血氧数据和所述第四血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；第四呈现模块，其配置为基于所述第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
根据本公开的第三方案，本公开提供了一种记忆能力的训练设备，所述训练设备至少包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述处理器在执行所述计算机可执行指令时实现如下步骤：呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应所述第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；基于所获取的所述第一血氧数据和所述第二血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；基于所述第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；获取由所述近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据所述第一反馈内容自我调节后再响应所述第二任务期间的所述第一脑区的第三血氧数据和所述第二脑区的第四血氧数据；基于所获取的所述第三血氧数据和所述第四血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；基于所述第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
根据本公开的第四方案，本公开提供了一种记忆能力的训练系统，所述训练系统包括近红外光谱检测设备和如本公开的实施例中任一项所述的记忆能力的训练设备。
根据本公开的各种实施例的记忆能力的训练方法、装置、设备以及系统，通过获取受训者在响应任务期间的各个脑区的血氧数据，基于该血氧数据确定各个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈内容并将其呈现给受训者，以训练受训者的记忆能力，可靠性高，训练效果较好。
应当理解，前面的大体描述以及后续的详细描述只是例示性的和说明性的，并非对所要求保护的本发明的限制。
附图说明
在未必按照比例绘制的附图中，不同视图中相似的附图标记可以表示相似的构件。具有字母后缀的相似附图标记或具有不同字母后缀的相似附图标记可以表示相似构件的不同实例。附图通常作为示例而非限制地图示各种实施例，并且与说明书和权利要求书一起用于解释所公开的实施例。
图1示出根据本公开实施例的记忆能力的训练方法的流程图；
图2示出根据本公开实施例的记忆能力的训练装置的结构示意图；
图3示出根据本公开实施例的记忆能力的训练设备的结构示意图；
图4示出根据本公开实施例的记忆能力的训练系统的结构示意图；
图5示出根据本公开实施例的近红外光谱检测设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
图1示出根据本公开实施例的记忆能力的训练方法的流程图，如图1所示，所述训练方法包括步骤S101至S108：
在步骤S101中，由处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第一任务。具体说来，第一任务可以包括多种，在一些实施例中，第一任务可以为现有的与记忆能力的训练相关的任务，如言语工作记忆任务，在另一些实施例中，还可以自行设定第一任务，例如，以游戏的形式将文字、数字、图片等呈现给受训者，在一定时间后让受训者从当前的呈现内容中选出之前所呈现过的内容，或者让受训者默写出之前所呈现过的文字、数字等，在此不做具体限定。
在步骤S102中，获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据。其中，第一脑区与第二脑区均与记忆能力相关，受训者响应于第一任务时，第一脑区和第二脑区的对应的血氧数据也会相应的发生变化。由近红外光谱检测设备所采集的血氧数据的时间分辨率和空间分辨率较好，且抗运动干扰能力和抗电磁干扰能力较强，基于受训者在响应于第一任务期间的血氧数据来表征受训者的记忆能力的情况，可靠性较高，使得对受训者的记忆能力的训练效果较好。
在步骤S103中，由处理器，基于所获取的第一血氧数据和第二血氧数据来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数。具体说来，各个脑区之间具有功能连接性，与记忆能力相关的各个脑区之间的功能连接参数能够很好的表征受训者的记忆能力，通过对获取到的各个脑区对应的血氧数据进行处理来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数，能够很好的反映受训者在响应于第一任务期间的记忆力的情况。
在步骤S104中，由处理器，基于第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容。受训者根据呈现的第一反馈内容以改善反馈第一反馈内容为目标进行一下轮训练，从而实现对受训者的记忆能力的训练，可靠性高，训练效果较好。
在步骤S105中，由处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第二任务。在一些实施例中，第一任务和第二任务可以为相同类型的任务，也可以为不同类型的任务。例如，呈现的任务为数字，在每一轮训练中都随机呈现数字给受训者，在一定时间后让受训者判断当前呈现的数字是否为之前呈现过的数字。又例如，可以分阶段对受训者的记忆能力进行训练，在第一阶段中的每一轮训练中呈现第一任务，其中，第一任务为数字，在根据呈现的反馈内容判断受训者的记忆能力得到一定程度的提升后，在第二阶段的训练中向受训者呈现较为较为复杂的图案，如此能够逐步的提升受训者的记忆能力，使得训练效果较好。
在步骤S106中，获取由近红外光谱检测设备采集的受训者根据第一反馈内容自我调节后再响应第二任务期间的第一脑区的第三血氧数据和第二脑区的第四血氧数据。在一些实施例中，可以以声音、字幕等形式提示受训者进行自我调节，在第二任务期间尽可能的去改善反馈内容，以实现对受训者的记忆能力的训练。
在步骤S107中，由处理器，基于所获取的第三血氧数据和第四血氧数据来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数。
在步骤S108中，由处理器，基于第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
在一些实施例中，反馈内容可以为分数、奖金等，以便于受训者理解记忆能力的训练情况，增加趣味性。
在一些实施例中，可以通过设定训练次数、训练时长等来控制对受训者的训练，例如，设置终止训练的次数，在受训者完成相应次数的训练后自动结束训练，不再呈现任务。在一些实施例中，还可以根据反馈内容来控制对受训者的训练，例如，反馈内容为分数，在分数达到一定数值时自动结束训练。
本公开的实施例所提供的记忆能力的训练方法，通过获取受训者在响应任务期间的各个脑区的血氧数据，基于该血氧数据确定各个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈内容并将其呈现给受训者，以训练受训者的记忆能力，可靠性高，训练效果较好。
在一些实施例中，第一脑区和第二脑区选自由额叶脑区、顶叶脑区、额叶脑区的分区和顶叶脑区的分区构成的组，且彼此至少部分不同。具体说来，额叶脑区和顶叶脑区均与记忆能力密切相关，在一些实施例中，可以获取部分额叶脑区和部分顶叶脑区的血氧数据来确定功能连接参数，例如，根据获取的分别位于额叶脑区和顶叶脑区的两个信号通道的血氧数据来确定功能连接参数，计算量较少，节省资源。在一些实施例中，近红外光谱检测设备可以包括数个信号通道，数个信号通道均匀的布置并覆盖于全部的额叶脑区和顶叶脑区，处理器获取的额叶脑区的第一血氧数据和顶叶脑区的第二血氧数据可以为近红外光谱检测设备处理后的血氧数据，例如，第一血氧数据为红外光谱检测设备对额叶脑区的各个信号通道中对应采样点的血氧数据进行平均得到的血氧数据，第二血氧数据为红外光谱检测设备对顶叶脑区的各个信号通道中对应采样点的血氧数据进行平均得到的血氧数据，如此根据第一血氧数据和第二血氧数据确定额叶脑区和顶叶脑区的功能连接参数，进而根据该功能连接参数确定的反馈内容也更可靠，使得对受训者的记忆能力的训练效果也较好。
在一些实施例中，第一反馈内容和第二反馈内容中的各个反馈内容基于相应的功能连接参数与其基准值的差值来确定。其中，基准值的确定方法可以有多种。在一些实施例中，各个功能连接参数的基准值为如下的任何一种：功能连接参数的理论值；受训者属于的人群样本的功能连接参数的平均值；或者基于受训者在静息期间的第一脑区的第五血氧数据和第二脑区的第六血氧数据，并利用与第一功能连接参数相同的定义来确定的第三功能连接参数。具体的，可以人为设定功能连接参数的理论值并将其作为基准值，也可以通过获取受训者属于的人群样本在响应于任务期间的血氧数据，并基于该血氧数据来确定各个样本的功能连接参数，以及该人群样本的功能连接参数的平均值，并将该平均值作为基准值。在一些实施例中，还可以利用受训者在静息期间的各个脑区的血氧数据来确定第三功能连接参数，并将其作为基准值，其中，静息期间可以指受训者处于静息状态，具体的，静息状态可以指受训者不进行脑力活动，处于相对放松、平静状态，例如，不对受训者呈现任何内容，或以文字、声音等形式提示受训者不进行思考，保持放松状态等。
在一些实施例中，第一反馈内容和第二反馈内容中的各个反馈内容是一定范围内的反馈分数。将反馈内容以分数的形式呈现给受训者，以便于受训者更好的理解其记忆能力的训练情况，并且能够提示受训者以改善反馈分数为目的进行下一轮的训练，提升训练效果。
在一些实施例中，第一功能连接参数和第二功能连接参数中的各个功能连接参数通过公式（1）和公式（2）来计算：
其中，i表示第一脑区，j表示第二脑区，k为采样点序号，K为采样点总数，xi（k）为第一 脑区i的第k个采样点的血氧浓度值，xj（k）为第二脑区j的第k个采样点的血氧浓度值，， 分别为任务期间的第一脑区i和第二脑区j的平均血氧浓度值，rij为第一脑区i和第二脑区j 的血氧数据之间的相关系数，Z为受训者响应任务期间的功能连接参数，r为与记忆能力相 关的成对的脑区的血氧数据之间的相关系数。
在一些实施例中，第一反馈内容和第二反馈内容中的各个反馈内容通过公式（3）来确定：
其中，Zbase为所述受训者在静息期间的功能连接参数，Z为响应任务期间的功能连接参数，SD为所述受训者在所述静息期间的功能连接参数的标准差，Score为反馈分数。通过以上公式可以基于所获取的各个脑区的血氧数据确定表征各个脑区之间的功能连接性的功能连接参数，由于血氧数据的时间分辨率和空间分辨率较好，且抗运动干扰能力和抗电磁干扰能力均较强，使得根据该功能连接参数确定的反馈内容的可靠性也较高，如此能够提升训练效果。
在一些实施例中，第一任务和第二任务被呈现多次，每次的任务为：交替且接续地在第一时间段内呈现单个子内容接着在第二时间段内黑屏，也就是使得第一时间段和第二时间段交替且接续地发生；当呈现的单个子内容与前n（n可以为任何自然数）个子内容相同时，由受试者经由输入装置予以响应。例如，单个子内容为字母，将6个不重复的字母以2秒的时长呈现给受训者，在2秒后进入黑屏状态，在黑屏10秒后再呈现单个或多个字母，在受训者确定当前呈现的字母与之前呈现的字母相同时，可以通过输入装置予以响应，其中，输入装置可以为键盘、鼠标等。
在一些实施例中，第一任务和第二任务被呈现多次，每次的任务包括记忆阶段、保持阶段和询问阶段，在记忆阶段内呈现多个不重复的子内容供受训者记忆，保持阶段内提示受训者保持对子内容的记忆，询问阶段内随机呈现单个字母让受训者判定该子内容是否呈现过。在一些实施例中，可以以字幕、声音等形式提示受训者保持对子内容的记忆，例如在保持阶段，以呈现“+”的形式提示受训者保持对字内容的记忆。
在一些实施例中，子内容选自由字母、数字、图案、图形和符号构成的组中的任何一种。在一些实施例中，可以根据记忆能力对受训者进行阶段性训练，例如，在第一训练阶段呈现的子内容为较为简单的数字，以供记忆能力相对较弱的受训者进行训练，在第二训练阶段呈现较为复杂的字母和数字的混合内容，以供记忆能力相对较强的受训者或经过第一训练阶段的训练后其记忆能力有所提升的受训者进行训练，如此可以更加个性化，使得对受训者的记忆能力的训练效果较好。
在一些实施例中，呈现第一任务和第二任务之前，设有休息阶段，以便在休息阶段内提供相应的反馈内容。在实时的持续反馈过程中，受训者必须同时处理任务和反馈结果，如此容易对受训者的训练造成干扰，通过在下一轮的任务呈现之前设置休息阶段来呈现反馈内容，以使呈现任务和反馈内容在时间上是分离的，能够提高训练的可靠性，提升训练效果。
在一些实施例中，训练方法还包括：根据第一反馈内容和第二反馈内容对受训者进行奖惩。通过反馈内容对受训者进行奖惩促使受训者尽可能的在下一轮训练中保持较好的记忆力，以得到较当前反馈内容更好的反馈内容，如此在实现对受训者的记忆能力的训练的同时还增加了趣味性，有利于提升训练效果。
图2示出根据本公开实施例的记忆能力的训练装置200的结构示意图，如图2所示，本公开还提供了一种记忆能力的训练装置200，训练装置200包括：第一呈现模块210，其配置为呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；第一获取模块220，其配置为获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；第一确定模块230，其配置为基于所获取的第一血氧数据和第二血氧数据来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；第二呈现模块240，其配置为基于第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；第三呈现模块250，其配置为呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；第二获取模块260，其配置为获取由近红外光谱检测设备采集的受训者根据第一反馈内容自我调节后再响应第二任务期间的第一脑区的第三血氧数据和第二脑区的第四血氧数据；第二确定模块270，其配置为基于所获取的第三血氧数据和第四血氧数据来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；第四呈现模块280，其配置为基于第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
在一些实施例中，第一呈现模块210呈现的第一任务可以包括多种，例如，第一任务可以为现有的与记忆能力的训练相关的任务，如言语工作记忆任务，在另一些实施例中，还可以自行设定第一任务，例如，以游戏的形式将文字、数字、图片等呈现给受训者，在一定时间后让受训者从当前的呈现内容中选出之前所呈现过的内容，或者让受训者默写出之前所呈现过的文字、数字等，在此不做具体限定。
具体的，第一脑区与第二脑区均与记忆能力相关，受训者响应于第一任务时，第一脑区和第二脑区的对应的血氧数据也会相应的发生变化。由近红外光谱检测设备所采集的血氧数据的时间分辨率和空间分辨率较好，且抗运动干扰能力和抗电磁干扰能力较强，基于受训者在响应于第一任务期间的血氧数据来表征受训者的记忆能力的情况，可靠性较高，使得对受训者的记忆能力的训练效果较好。各个脑区之间具有功能连接性，与记忆能力相关的各个脑区之间的功能连接参数能够很好的表征受训者的记忆能力，第一确定模块230通过对获取到的各个脑区对应的血氧数据进行处理来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数，能够很好的反映受训者在响应于第一任务期间的记忆力的情况。受训者根据第二呈现模块240呈现的第一反馈内容以改善反馈第一反馈内容为目标进行一下轮训练，从而实现对受训者的记忆能力的训练，可靠性高，训练效果较好。
在一些实施例中，呈现模块所呈现的第一任务和第二任务可以为相同类型的任务，也可以为不同类型的任务。例如，呈现的任务为数字，在每一轮训练中都随机呈现数字给受训者，在一定时间后让受训者判断当前呈现的数字是否为之前呈现过的数字。又例如，可以分阶段对受训者的记忆能力进行训练，在第一阶段中的每一轮训练中呈现第一任务，其中，第一任务为数字，在根据呈现的反馈内容判断受训者的记忆能力得到一定程度的提升后，在第二阶段的训练中向受训者呈现较为较为复杂的图案，如此能够逐步的提升受训者的记忆能力，使得训练效果较好。
在一些实施例中，训练装置200还可以包括提示模块（图2中未示出），提示模块可以以声音、字幕等形式提示受训者进行自我调节，在第二任务期间尽可能的去改善反馈内容，以实现对受训者的记忆能力的训练。
在一些实施例中，各个呈现模块呈现的反馈内容可以为分数、奖金等，以便于受训者理解记忆能力的训练情况，增加趣味性。
在一些实施例中，训练装置200还可以通过设定训练次数、训练时长等来控制对受训者的训练，例如，设置终止训练的次数，在受训者完成相应次数的训练后自动结束训练，不再呈现任务。在一些实施例中，还可以根据反馈内容来控制对受训者的训练，例如，反馈内容为分数，在分数达到一定数值时自动结束训练。
本公开的实施例所提供的记忆能力的训练装置200，通过获取受训者在响应任务期间的各个脑区的血氧数据，基于该血氧数据确定各个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈内容并将其呈现给受训者，以训练受训者的记忆能力，可靠性高，训练效果较好。
如图3所示，本公开还提供了一种记忆能力的训练设备300，训练设备300至少包括存储器310和处理器320，存储器310上存储有计算机可执行指令，处理器320在执行计算机可执行指令时实现如下步骤：呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；基于所获取的第一血氧数据和第二血氧数据来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；基于第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；获取由近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据第一反馈内容自我调节后再响应第二任务期间的第一脑区的第三血氧数据和第二脑区的第四血氧数据；基于所获取的第三血氧数据和第四血氧数据来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；基于第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
在一些实施例中，训练设备300还包括显示器（图3中未示出），显示器被配置为在处理器320执行上述计算机可执行指令时呈现任务和反馈内容。
具体的，显示器呈现的第一任务可以包括多种，例如，第一任务可以为现有的与记忆能力的训练相关的任务，如言语工作记忆任务，在另一些实施例中，还可以自行设定第一任务，例如，以游戏的形式将文字、数字、图片等呈现给受训者，在一定时间后让受训者从当前的呈现内容中选出之前所呈现过的内容，或者让受训者默写出之前所呈现过的文字、数字等，在此不做具体限定。
具体的，第一脑区与第二脑区均与记忆能力相关，受训者响应于第一任务时，第一脑区和第二脑区的对应的血氧数据也会相应的发生变化。由近红外光谱检测设备所采集的血氧数据的时间分辨率和空间分辨率较好，且抗运动干扰能力和抗电磁干扰能力较强，基于受训者在响应于第一任务期间的血氧数据来表征受训者的记忆能力的情况，可靠性较高，使得对受训者的记忆能力的训练效果较好。各个脑区之间具有功能连接性，与记忆能力相关的各个脑区之间的功能连接参数能够很好的表征受训者的记忆能力，通过对获取到的各个脑区对应的血氧数据进行处理来确定表征第一脑区和第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数，能够很好的反映受训者在响应于第一任务期间的记忆力的情况。受训者根据显示器呈现的第一反馈内容以改善反馈第一反馈内容为目标进行一下轮训练，从而实现对受训者的记忆能力的训练，可靠性高，训练效果较好。
在一些实施例中，显示器所呈现的第一任务和第二任务可以为相同类型的任务，也可以为不同类型的任务。例如，呈现的任务为数字，在每一轮训练中都随机呈现数字给受训者，在一定时间后让受训者判断当前呈现的数字是否为之前呈现过的数字。又例如，可以分阶段对受训者的记忆能力进行训练，在第一阶段中的每一轮训练中呈现第一任务，其中，第一任务为数字，在根据呈现的反馈内容判断受训者的记忆能力得到一定程度的提升后，在第二阶段的训练中向受训者呈现较为较为复杂的图案，如此能够逐步的提升受训者的记忆能力，使得训练效果较好。
在一些实施例中，训练设备300还可以包括提示单元（图3中未示出），提示单元可以以声音、字幕等形式提示受训者进行自我调节，在第二任务期间尽可能的去改善反馈内容，以实现对受训者的记忆能力的训练。
在一些实施例中，显示器呈现的反馈内容可以为分数、奖金等，以便于受训者理解记忆能力的训练情况，增加趣味性。
在一些实施例中，处理器320还可以通过设定训练次数、训练时长等来控制对受训者的训练，例如，设置终止训练的次数，在受训者完成相应次数的训练后自动结束训练，不再呈现任务。在一些实施例中，处理器320还可以根据反馈内容来控制对受训者的训练，例如，反馈内容为分数，在分数达到一定数值时自动结束训练。
本公开的实施例所提供的记忆能力的训练设备300，通过获取受训者在响应任务期间的各个脑区的血氧数据，基于该血氧数据确定各个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈内容并将其呈现给受训者，以训练受训者的记忆能力，可靠性高，训练效果较好。
如图4所示，本公开还提供了一种记忆能力的训练系统400，训练系统400包括近红外光谱检测设备410和如本公开的实施例中任一项所述的记忆能力的训练设备420。具体的，近红外光谱检测设备410用于采集受训者的各个脑区的血氧数据，训练设备420经由通信接口（图4中未示出）接收近红外光谱检测设备410发送的血氧数据，以基于各个脑区的血氧数据确定神经反馈参数，例如但不限于两个或多个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈指标（图形、分数等）并呈现给受训者。
如图5所示，近红外光谱检测设备500包括多个信号通道510，多个信号通道510布置于与记忆能力相关的第一脑区和第二脑区，每个信号通道510包括发射部511和接收部512，发射部511用于向脑区发射光源，组织中的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白对发射部511所发射的光有一定的吸收效应，接收部512感测从人体返回的光的强度，近红外光谱检测设备500还包括处理单元（图5中未示出），处理单元用于根据光的光强变化计算出含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白的含量以得到各个脑区的血氧数据。
本公开的实施例所提供的记忆能力的训练系统400，通过获取受训者在响应任务期间的各个脑区的血氧数据，基于该血氧数据确定各个脑区之间的功能连接参数，进而确定反馈内容并将其呈现给受训者，以训练受训者的记忆能力，可靠性高，训练效果较好。
在一些实施例中，处理器320可以是包括一个以上通用处理设备的处理设备，诸如微处理器、中央处理单元（CPU）等。更具体地，该处理器320可以是复杂指令集计算（CISC）微处理器、精简指令集计算（RISC）微处理器、超长指令字（VLIW）微处理器、运行其他指令集的处理器或运行指令集的组合的处理器。该处理器320还可以是一个以上专用处理设备，诸如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）、片上系统（SoC）等。处理器320可以通信地耦合到存储器310并且被配置为执行存储在其上的计算机可执行指令。
在一些实施例中，存储器310可以是非暂时性计算机可读的介质，诸如只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、相变随机存取存储器（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、其他类型的随机存取存储器（RAM）、闪存盘或其他形式的闪存、缓存、寄存器、静态存储器、光盘只读存储器（CD-ROM）、数字通用光盘（DVD）或其他光学存储器、盒式磁带或其他磁存储设备，或被用于储存能够被计算机设备访问的信息或指令的任何其他可能的非暂时性的介质等。
在一些实施例中，记忆能力的训练设备的通信接口可以包括网络适配器、电缆连接器、串行连接器，USB连接器、并行连接器、高速数据传输适配器（诸如光纤、USB 3.0、雷电接口等）、无线网络适配器（诸如WiFi适配器）、电信（3G、4G/LTE等）适配器等。
在一些实施例中，计算机可执行指令可以实现为多个程序模块，多个程序模块共同实现根据本公开中任何一项所述的记忆能力的训练方法。
本公开描述了各种操作或功能，其可以实现为软件代码或指令或者定义为软件代码或指令。这样的内容可以是可以直接执行（“对象”或“可执行”形式）的源代码或差分代码（“delta”或“patch”代码）。这里描述的实施例的软件实现可以通过其上存储有代码或指令的制品提供，或者通过操作通信接口以通过通信接口发送数据的方法提供。机器或计算机可读存储介质可以使机器执行所描述的功能或操作，并且包括以可由机器（例如，计算装置、电子系统等）访问的形式存储信息的任何机制，例如可记录/不可记录介质（例如，只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、磁盘存储介质、光存储介质、闪存装置等）。通信接口包括与硬连线、无线、光学等介质中的任何一种接口以与其他装置通信的任何机制，例如存储器总线接口、处理器总线接口、因特网连接、磁盘控制器等。通信接口可以通过提供配置参数和/或发送信号来配置以准备通信接口，以提供描述软件内容的数据信号。可以通过向通信接口发送一个或多个命令或信号来访问通信接口。
本公开的实施例的计算机可执行指令可以组织成一个或多个计算机可执行组件或模块。可以用这类组件或模块的任何数量和组合来实现本公开的各方面。例如，本公开的各方面不限于附图中示出的和本文描述的特定的计算机可执行指令或特定组件或模块。其他实施例可以包括具有比本文所示出和描述的更多或更少功能的不同的计算机可执行指令或组件。
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例（或其一个或更多方案）可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。
以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围。

Claims (15)

1.一种记忆能力的训练方法，其特征在于，所述训练方法包括：
由处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；
获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应所述第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；
由所述处理器，基于所获取的所述第一血氧数据和所述第二血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；
由所述处理器，基于所述第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；
由所述处理器，呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；
获取由所述近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据所述第一反馈内容自我调节后再响应所述第二任务期间的所述第一脑区的第三血氧数据和所述第二脑区的第四血氧数据；
由所述处理器，基于所获取的所述第三血氧数据和所述第四血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；
由所述处理器，基于所述第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
2.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，所述第一脑区和所述第二脑区选自由额叶脑区、顶叶脑区、额叶脑区的分区和顶叶脑区的分区构成的组，且彼此至少部分不同。
3.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，所述第一反馈内容和所述第二反馈内容中的各个反馈内容基于相应的功能连接参数与其基准值的差值来确定。
4.根据权利要求3所述的训练方法，其特征在于，各个功能连接参数的所述基准值为如下的任何一种：
所述功能连接参数的理论值；
所述受训者属于的人群样本的所述功能连接参数的平均值；或者
基于所述受训者在静息期间的所述第一脑区的第五血氧数据和所述第二脑区的第六血氧数据，并利用与所述第一功能连接参数相同的定义来确定的第三功能连接参数。
5.根据权利要求3所述的训练方法，其特征在于，所述第一反馈内容和所述第二反馈内容中的各个反馈内容是一定范围内的反馈分数。
6.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，所述第一功能连接参数和所述第二功能连接参数中的各个功能连接参数通过公式（1）和公式（2）来计算：
其中，i表示第一脑区，j表示第二脑区，k为采样点序号，K为采样点总数，xi（k）为第一脑 区i的第k个采样点的血氧浓度值，xj（k）为第二脑区j的第k个采样点的血氧浓度值，，分 别为任务期间的第一脑区i和第二脑区j的平均血氧浓度值，rij为第一脑区i和第二脑区j的 血氧数据之间的相关系数，Z为受训者响应任务期间的功能连接参数，r为与记忆能力相关 的成对的脑区的血氧数据之间的相关系数。
7.根据权利要求6所述的训练方法，其特征在于，所述第一反馈内容和所述第二反馈内容中的各个反馈内容通过公式（3）来确定：
其中，Zbase为所述受训者在静息期间的功能连接参数，Z为响应任务期间的功能连接参数，SD为所述受训者在所述静息期间的功能连接参数的标准差，Score为反馈分数。
8.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，所述第一任务和所述第二任务被呈现多次，每次的任务为：
在第一时间段内呈现单个子内容接着在第二时间段内黑屏，并使得第一时间段和第二时间段交替且接续地发生；
当呈现的单个子内容与前n个子内容相同时，由所述受试者经由输入装置予以响应，其中，n是任意自然数。
9.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，所述第一任务和所述第二任务被呈现多次，每次的任务包括记忆阶段、保持阶段和询问阶段，在所述记忆阶段内呈现多个不重复的子内容供所述受训者记忆，所述保持阶段内提示所述受训者保持对子内容的记忆，所述询问阶段内随机呈现单个字母让所述受训者判定该子内容是否呈现过。
10.根据权利要求8或9所述的训练方法，其特征在于，所述子内容选自于由字母、数字、图案、图形和符号构成的组中的任何一种。
11.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，呈现所述第一任务和所述第二任务之前，设有休息阶段，以便在所述休息阶段内提供相应的反馈内容。
12.根据权利要求1所述的训练方法，其特征在于，所述训练方法还包括：根据所述第一反馈内容和所述第二反馈内容对所述受训者进行奖惩。
13.一种记忆能力的训练装置，其特征在于，所述训练装置包括：
第一呈现模块，其配置为呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；
第一获取模块，其配置为获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应所述第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；
第一确定模块，其配置为基于所获取的所述第一血氧数据和所述第二血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；
第二呈现模块，其配置为基于所述第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；
第三呈现模块，其配置为呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；
第二获取模块，其配置为获取由所述近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据所述第一反馈内容自我调节后再响应所述第二任务期间的所述第一脑区的第三血氧数据和所述第二脑区的第四血氧数据；
第二确定模块，其配置为基于所获取的所述第三血氧数据和所述第四血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；
第四呈现模块，其配置为基于所述第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
14.一种记忆能力的训练设备，其特征在于，所述训练设备至少包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机可执行指令，所述处理器在执行所述计算机可执行指令时实现如下步骤：
呈现与记忆能力的训练相关的第一任务；
获取由近红外光谱检测设备采集的受训者响应所述第一任务期间的第一脑区的第一血氧数据和第二脑区的第二血氧数据；
基于所获取的所述第一血氧数据和所述第二血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第一功能连接参数；
基于所述第一功能连接参数来确定并呈现第一反馈内容；
呈现与记忆能力的训练相关的第二任务；
获取由所述近红外光谱检测设备采集的所述受训者根据所述第一反馈内容自我调节后再响应所述第二任务期间的所述第一脑区的第三血氧数据和所述第二脑区的第四血氧数据；
基于所获取的所述第三血氧数据和所述第四血氧数据来确定表征所述第一脑区和所述第二脑区的功能连接性的第二功能连接参数；
基于所述第二功能连接参数来确定并呈现第二反馈内容。
15.一种记忆能力的训练系统，其特征在于，所述训练系统包括近红外光谱检测设备和如权利要求14所述的记忆能力的训练设备。
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