CN110621376B - 改善认知功能的经颅刺激的系统、计算机可读介质、方法 - Google Patents

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Abstract

描述了改善认知功能的经颅刺激的系统、计算机可读介质、方法。在操作期间，所述系统基于受损的白质来生成定制的刺激模式。此外，获取表示受试者的自然脑部振荡的数据。最后，在所述受试者醒着时，与所述自然脑部振荡同相地并且基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极。

Description

改善认知功能的经颅刺激的系统、计算机可读介质、方法
相关申请的交叉引用
本申请是2016年10月24日提交的美国申请No.15/332,787的部分继续申请，美国申请No.15/332,787是2015年10月23日提交的美国临时申请No.62/245,730的非临时申请，其全部内容通过引用并入于此。
本申请还是2017年7月18日提交的美国临时申请No.62/534,133的非临时专利申请，其全部内容通过引用并入于此。
本申请还是2017年10月11日提交的美国临时申请No.62/570,669的非临时专利申请，其全部内容通过引用并入于此。
政府权利
本发明以美国政府合同号W911NF-16-C-0018和美国政府合同号N66001-16-c-4058下的政府支持来进行。政府在本发明中具有特定权利。
技术领域
本发明涉及大脑刺激系统，更具体地，涉及改善创伤性脑损伤后的认知功能的经颅刺激系统。
背景技术
创伤性脑损伤(TBI：Traumatic Brain Injury)通常会导致大脑损伤，这会对受试者的生活质量产生严重而持久的影响。TBI某种程度上选择性地损坏了大脑的远程连接(long-range connection)或白质(纤维束(fiber tract))(参见引入参考文献列表中的参考文献No.1和No.2)，从而导致跨大脑区域的同步活动的中断。白质是包含最大浓度的深远轴突的脑组织类型，其将信息运送至大脑的较远部分。当使大脑区域的活动模式同步时，这些区域会最有效地交流信息。TBI破坏这种同步的程度与功能丧失的程度直接相关(参见参考文献No.3)。因此，迫切需要改善TBI后的认知功能。
过去，经颅刺激已被用于改善TBI患者的认知功能(参见参考文献No.5)。然而，所使用的刺激不是受试者或损伤专用的，并且没有专注于使皮层振荡同步。结果，非针对性的刺激不太可能纠正被认为是轻度至中度TBI的功能丧失的主要因素的长期交流中断。非针对性的tDCS已被用于在全局范围内提高同步性，但并没有针对同步性被中断的特定区域。
如上文提到的，先前的工作只是以非专用模式来向大脑施加刺激而并未被设计成增强同步性(参见参考文献No.5)，或者仅仅专注于健康个体的全局同步性提高，而与TBI患者的特定类型的同步性丧失无关(参见参考文献No.6和No.7)。这样的系统无法治疗TBI的长期影响。
因此，持续需要一种以专用模式向大脑施加刺激以增强同步性和认知功能的系统。
发明内容
本公开致力于提供一种改善认知功能的经颅刺激系统。在各种实施方式中，所述系统包括一个或更多个处理器以及存储器，所述存储器是编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行多个操作，诸如：基于受损的白质来生成定制的刺激模式；获取表示受试者的自然脑部振荡的数据；以及在所述受试者醒着时，与所述自然脑部振荡同相地并且基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极。
在又一方面，包括具有多个电极的头颅帽。
在又一方面，所述系统还执行以下操作：当所述受试者睡着时并且在慢波振荡的正相位期间，基于所述定制的刺激模式来启用所述头颅帽中的一个或更多个电极。
在另一方面，所述定制的刺激模式包括启用所述头颅帽中的至少两个电极，以向所述受损白质的两侧的区域提供同步脉冲。
在又一方面，所述系统还执行以下操作：在任务学习期间，基于STAMP模式来启用所述头颅帽中的一个或更多个电极。
另外，启用所述一个或更多个电极包括：创建与神经活动同相的刺激模式，以使跨受损区域的活动同步。
最后，本发明还包括一种计算机程序产品和计算机实现方法。所述计算机程序产品包括存储在非暂时性计算机可读介质上的计算机可读指令，所述计算机可读指令能够由具有一个或更多个处理器的计算机执行，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行本文列出的操作。另选地，所述计算机实现方法包括使计算机执行这种指令并且执行所得操作的行为。
附图说明
根据下面结合参照附图对本发明各个方面的详细描述，本发明的目的、特征以及优点是显而易见的，其中：
图1是描绘根据本发明的各个实施方式的系统的组件的框图；
图2是具体实施本发明的一个方面的计算机程序产品的例示图；
图3是例示用于针对每个创伤性脑损伤(TBI)受试者来生成定制的刺激剪辑(montage)以修复同步的过程的流程图；
图4是例示在TBI患者中使用经颅刺激(tCS)以增加同步性并改善记忆和认知的过程的流程图；以及
图5是描绘根据各种实施方式的装置的控制的框图。
具体实施方式
本发明致力于提供一种改善创伤性脑损伤后的认知功能的经颅刺激系统。呈现以下描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明并将其并入特定应用的背景中。各种变型例以及不同应用方面的多种用途对于本领域技术人员来说是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以被应用于广泛的方面。因此，本发明不旨在限于所呈现的方面，而是符合与本文所公开原理和新颖特征相一致的最广范围。
在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本发明的更详尽理解。然而，本领域技术人员应当明白，本发明可以在不受限于这些具体细节的情况下来实践。在其它情况下，公知结构和装置按框图形式而不是按细节示出，以便避免模糊本发明。
将读者的注意引向与本说明书同时提交的所有文件和文档，并且所述文件和文档可以利用本说明书开放以供公众查阅，所有这些文件和文档的内容通过引用并入于此。本说明书中公开的所有功能(包括任何所附权利要求、摘要，以及附图)可以用服务相同、等同或相似目的的另选特征来代替，除非另有明确说明。因此，除非另有明确说明，所公开的每个特征仅仅是通用系列的等同或相似特征中的一个例子。
在详细描述本发明之前，首先提供了引用参考文献的列表。接下来，提供了对本发明各个主要方面的描述。随后，向读者进行了介绍，使得能够对本发明有个总体上的理解。最后，提供本发明各个实施方式的具体细节以取得对具体方面的理解。
(1)引入参考文献列表
贯穿本申请引用以下参考文献。为了清楚和方便起见，这些参考文献在此被列为读者的中心资源。下列参考文献通过引用并入于此，就像在此完全陈述的一样。这些参考文献通过参照如下对应文献参考号而在本申请中加以引用：
1.Niogi,S.N.,et al."Extent of microstructural white matter injury inpostconcussive syndrome correlates with impaired cognitive reaction time:a 3Tdiffusion tensor imaging study of mild traumatic brain injury."AmericanJournal of Neuroradiology 29.5(2008):967-973。
2.Kraus,Marilyn F.,et al."White matter integrity and cognition inchronic traumatic brain injury:a diffusion tensor imaging study."Brain 130.10(2007):2508-2519。
3.Wolf,John A.,and Paul F.Koch."Disruption of network synchrony andcognitive dysfunction after traumatic brain injury."Frontiers in systemsneuroscience 10(2016)。
4.Cote,Kimberly A.,Catherine E.Milner,and Tamara A.Speth."Alteredsleep mechanisms following traumatic brain injury and relation to wakingfunction."AIMS Neuroscience 2.4(2015):203-228。
5.Lesniak,Marcin,et al."Effects of repeated anodal tDCS coupled withcognitive training for patients with severe traumatic brain injury:a pilotrandomized controlled trial."The Journal of head trauma rehabilitation 29.3(2014):E20-E29。
6.Reinhart,Robert MG,et al."Synchronizing theta oscillations withdirect-current stimulation strengthens adaptive control in the human brain."Proceedings of the National Academy of Sciences 112.30(2015):9448-9453。
7.Roy,Abhrajeet,Bryan Baxter,and Bin He."High-definition transcranialdirect current stimulation induces both acute and persistent changes inbroadband cortical synchronization:A simultaneous tDCS–EEG study."IEEETransactions on Biomedical Engineering 61.7(2014):1967-1978。
8.D.R.Rutgers,F.Toulgoat,J.Cazejust,P.Fillard,P.Lasjaunias andD.Ducreux.“White Matter Abnormalities in Mild Traumatic Brain Injury:ADiffusion Tensor Imaging Study,”American Journal of Neuroradiology March2008,29(3)514-519。
9.Hui Xiao,Yang Yang,Ji-hui Xi,and Zi-qian Chen,M.D.,“Structural andfunctional connectivity in traumatic brain injury,”Neural Regen Res.2015 Dec；10(12):2062–2071。
(2)主要方面
本发明的各种实施方式包括三个“主要”方面。第一个主要方面是一种经颅刺激系统。该系统通常采用计算机系统操作软件的形式或者采用“硬编码”指令集的形式，并且包括用于执行本文所述的操作的所有必需的组件，例如传感器、具有电极的刺激帽等。该系统可以并入提供不同功能的各种各样的装置中。第二个主要方面是通常采用软件的形式的方法，其利用数据处理系统(计算机)进行操作。第三个主要方面是计算机程序产品。计算机程序产品通常表示存储在诸如光学存储装置(例如，光盘(CD)或数字通用盘(DVD))或磁存储装置(例如，软盘或磁带)的非暂时性计算机可读介质上的计算机可读指令。计算机可读介质的其它非限制示例包括：硬盘、只读存储器(ROM)以及闪存型存储器。这些方面将在下面进行更详细描述。
图1中提供了描绘本发明的系统(即，计算机系统100)的示例的框图。计算机系统100被配置成执行与程序或算法相关联的计算、处理、操作和/或功能。在一个方面，本文讨论的某些处理和步骤被实现为驻留在计算机可读存储器单元内并由计算机系统100的一个或更多个处理器执行的一系列指令(例如，软件程序)。在执行时，所述指令使计算机系统100执行特定动作并展现特定行为，如本文所描述的。
计算机系统100可以包括被配置成传送信息的地址/数据总线102。另外，一个或更多个数据处理单元(例如处理器104(或多个处理器))与地址/数据总线102联接。处理器104被配置成处理信息和指令。在一方面，处理器104是微处理器。另选地，处理器104可以是不同类型的处理器，诸如并行处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑阵列(PLA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)或现场可编程门阵列(FPGA)。
计算机系统100被配置成利用一个或更多个数据存储单元。计算机系统100可以包括与地址/数据总线102联接的易失性存储器单元106(例如，随机存取存储器(“RAM”)、静态RAM、动态RAM等)，其中，易失性存储器单元106被配置成存储用于处理器104的信息和指令。计算机系统100还可以包括与地址/数据总线102联接的非易失性存储器单元108(例如，只读存储器(“ROM”)、可编程ROM(“PROM”)、可擦除可编程ROM(“EPROM”)、电可擦除可编程ROM(“EEPROM”)、闪存等)，其中，非易失性存储器单元108被配置成存储用于处理器104的静态信息和指令。另选地，计算机系统100可以执行从诸如“云”计算中的在线数据存储单元取得的指令。在一方面，计算机系统100还可以包括与地址/数据总线102联接的一个或更多个接口，例如接口110。所述一个或更多个接口被配置成使得计算机系统100能够与其它电子装置和计算机系统连接。由所述一个或更多个接口实现的通信接口可以包括有线(例如，串行电缆、调制解调器、网络适配器等)和/或无线(例如，无线调制解调器、无线网络适配器等)通信技术。
在一个方面，计算机系统100可以包括与地址/数据总线102联接的输入装置112，其中，输入装置112被配置成将信息和命令选择传送至处理器100。根据一个方面，输入装置112是字母数字输入装置(如键盘)，其可以包括字母数字键和/或功能键。另选的是，输入装置112可以是除字母数字输入装置之外的其它输入装置。在一方面，计算机系统100可以包括与地址/数据总线102联接的光标控制装置114，其中，光标控制装置114被配置成将用户输入信息和/或命令选择传送至处理器100。在一方面，光标控制装置114是利用诸如鼠标、轨迹球、轨迹板、光学跟踪装置或触摸屏的装置来实现的。前述尽管如此，但在一方面，例如响应于使用与输入装置112相关联的特殊键和键序列命令，光标控制装置114经由来自输入装置112的输入而被引导和/或启用。在另选方面中，光标控制装置114被配置成通过语音命令指引或引导。
在一方面，计算机系统100还可以包括一个或更多个可选的计算机可用数据存储装置，例如与地址/数据总线102联接的存储装置116。存储装置116被配置成存储信息和/或计算机可执行指令。在一个方面，存储装置116是诸如磁或光盘驱动器(例如，硬盘驱动器(“HDD”)、软盘、光盘只读存储器(“CD-ROM”)、数字通用盘(“DVD”))的存储装置。依据一个方面，显示装置118与地址/数据总线102联接，其中，显示装置118被配置成显示视频和/或图形。在一方面，显示装置118可以包括：阴极射线管(“CRT”)、液晶显示器(“LCD”)、场发射显示器(“FED”)、等离子体显示器，或者适于显示视频和/或图形图像以及用户可识别的字母数字字符的任何其它显示装置。
本文所呈现的计算机系统100是根据一方面的示例计算环境。然而，计算机系统100的非限制示例并不严格限于作为计算机系统。例如，一个方面提供了计算机系统100表示可以根据本文所述各个方面使用的一类数据处理分析。此外，还可以实现其它计算系统。实际上，本技术的精神和范围不限于任何单一数据处理环境。因此，在一方面中，使用通过计算机执行的计算机可执行指令(例如程序模块)来控制或实现本技术的各个方面的一个或更多个操作。在一个实现中，这样的程序模块包括被配置成执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件和/或数据结构。另外，一个方面提供了通过利用一个或更多个分布式计算环境来实现本技术的一个或更多个方面，例如，在该计算环境中，任务由通过通信网络链接的远程处理装置执行，或者例如，在该计算环境中，各种程序模块位于包括存储器-存储装置的本地和远程计算机存储介质中。
图2中描绘了具体实施本发明的计算机程序产品(即，存储装置)的例示图。计算机程序产品被描绘为软盘200或诸如CD或DVD的光盘202。然而，如先前提到的，该计算机程序产品通常表示存储在任何兼容的非暂时性计算机可读介质上的计算机可读指令。如关于本发明所使用的术语“指令”通常指示要在计算机上执行的一组操作，并且可以表示整个程序的片段或单个分离的软件模块。“指令”的非限制示例包括计算机程序代码(源或目标代码)和“硬编码”电子装置(即，编码到计算机芯片中的计算机操作)。所述“指令”被存储在任何非暂时性计算机可读介质上，例如存储在计算机的存储器中或者软盘、CD-ROM以及闪存驱动器上。无论如何，这些指令被编码在非暂时性计算机可读介质上。
(3)介绍
如上文提到的，创伤性脑损伤(TBI)在某种程度上选择性地损坏了大脑的远程连接或白质(纤维束)，从而导致跨大脑区域的同步活动的中断。当使大脑区域的活动模式同步时，这些区域会最有效地交流信息。本公开的系统施加将增强跨组织损伤区域的交流的同步刺激，从而修复在TBI之后丧失的内源性功能中的一些。在慢波睡眠(SWS)期间，大脑的整个皮层在活动阶段和非活动阶段一起交替，周期为0.5Hz-1.2Hz。这被称为慢波活动。这些慢波活动对宁静的睡眠以及记忆巩固很重要。受损的远程连接会导致跨皮层的较远区域的慢波活动同步性降低。这导致SWS质量下降，并且花费在SWS上的时间更多，从而导致疲劳增加和认知功能衰退(参见参考文献No.4)。通过利用与全局慢波振荡同相的模式在以前互连的区域的两侧施加经颅交流电刺激(tACS)，本系统放大并同步了跨大脑的慢波活动。这将改善睡眠期间的记忆巩固并改善TBI患者的恢复预后，以及减少所需的睡眠时间和疲劳。类似地，在醒着时的行为期间，可以将非锁相经颅直流电刺激(tDCS)用于TBI患者，以修复在健康个体中显示的规范连通模式。这可以通过改善区域间皮层同步性，来改善一般的认知行为，并且更具体地，改善记忆回忆。从长期来看，这种醒着时的刺激还可以促进对受损连接的可塑性，最终导致恢复损伤前的神经和行为模式。
先前的工作只是以非专用模式来向大脑施加刺激而并未被设计成增强同步性(参见参考文献No.5)，或者仅仅专注于健康个体的全局同步性提高，而与TBI患者的特定类型的同步性丧失无关(参见参考文献No.6和No.7)。本文所述的系统还通过瞄准特定于个人的伤害和大脑结构的区域(如通过功能磁共振成像(fMRI)、弥散张量成像(DTI)和/或通过脑电图(EEG)获得的电生理记录识别的区域)，对现有技术进行了改进。
本公开提供了这样的一种系统和方法，即，该系统和方法通过将同步的经颅刺激施加至皮层上的多个位置来部分地修复TBI后的认知和记忆功能。通过使用恰当的电极刺激模式，可以促进在创伤性脑损伤中被中断的同步化活动。这将被应用于使正常的醒着时的活动同步并且还使睡眠期间的慢波活动同步。
本文所述的系统可以被用于康复或者与采用闭环高密度脑电图(HD-EEG)感测以及局灶经颅交流电刺激(tACS)的其它干预一起使用。该系统还可以并入现有的刺激系统中，例如由Neuroelectrics、Soterix Medical和/或EGI生产的那些刺激系统。Neurolectrics位于210 Broadway,Suite 201,Cambridge 02139,Massachusetts,USA。Soterix Medical位于237 W 35th St,New York,NY 10001，而EGI(或者ElectricalGeodesics,Inc.)位于500 East 4th Ave.,Suite 200,Eugene,OR 97401。
(4)各个实施方式的具体细节
本公开提供了一种改善TBI后的认知功能的定制的经颅刺激系统。通常并且如图3所示，系统300使用从可操作以感测连通性改变量度的任何合适的脑成像或感测技术304(例如，fMRI、脑磁图(MEG)、DTI等)获得的数据，来识别连通性302的中断(即，白质的损坏)。基于已识别的连通性302的中断(损坏的白质)，系统300生成给定的刺激方法的目标优化以及对应的定制的刺激剪辑306。然后，系统启用置于受试者头部的电极308，以实施定制的刺激剪辑306。该定制的刺激剪辑306导致个性化的醒着时和睡眠时的刺激以对TBI进行治疗。醒着/休息/睡眠模式是以跨多个刺激域为目标的。施加醒着时的刺激以增加回忆并促进连通性。施加睡眠刺激以增加巩固和睡眠质量。
更具体地并且如图4所示，本文所述的系统识别受损的白质400，然后实施恰当的刺激方案。弥散张量成像和/或fMRI静止状态连通性被用于识别受损的白质400(即，在给定的个体内定位远程连接已中断的区域)。这是本领域技术人员通常已知的相对完善的方法。作为非限制性示例，参见参考文献No.8和No.9。
一旦建立了中断的皮层连接的集合(即，识别出受损的白质)，就建立定制的刺激模式402。定制的刺激模式402基于识别应施加刺激(和/或启用电极)的白质的特定区域。例如，定制的刺激模式402是其中将电极最接近受损的白质(例如，相对两侧)布置的模式。当从EEG 404对活动模式进行测量时，该系统基于定制的刺激模式402来启用电极以提供刺激406。更具体地并且各种实施方式中，在提供刺激406时，该系统启用电极，以利用同步脉冲在受损的白质的区域的相对两侧进行刺激，从而增强活动和振荡的同步性。与自然脑振荡(经由EEG 404模式)同相地进行刺激将增加振荡的力量和同步性。例如，当感测EEG 404模式时，该系统能够监测自然脑部振荡。基于该自然脑部振荡并且作为非限制性示例，该系统可以增加电极的功率和同步性，从而使电极所提供的电压与自然脑部振荡同相(匹配)。
这将修复中断的交流路径。换句话说，该系统启用电极以与EEG 404测量同相地对受试者进行刺激。
此外，在睡眠期间，该系统可以被启用以在慢波振荡的正相位期间施加刺激412。这既放大了慢波事件，又使这些慢波事件跨受损的区域同步，从而产生了更有效的慢波睡眠(SWS)。这是根据先前在美国临时申请No.62/570,669中公开的针对健康受试者的SWS增强来构建的，其全部内容如在此全面阐述地通过引用而并入于此。
当前对电极剪辑进行设计以将电刺激瞄准特定的大脑区域的方法利用了根据MRI成像产生的大脑的有限元模型(FEM)。该物理模型可将模拟的电流施加至头皮的任何空间位置，并且输出哪些皮层区域将经受大部分电流。虽然与将大脑建模为在几何上一致的对象(例如球体)相比要更加准确，但常规的FEM仍然相对不准确；考虑到了有限数量的组织的电特性，但是大脑的总体结构(包括纤维束的复杂性和大脑区域之间的其它互连)目前被忽略了。弥散张量成像(DTI)是一种神经成像技术，该神经成像技术识别大脑中的通过轴突纤维将信号运送到大脑的相对较远区域的白质束的取向，从而可使系统以高准确度跟踪整个大脑区域的神经聚集体的投影。大脑内的这种互连图可以用来进一步提高FEM的保真度，并利用FEM的输出来生成电极剪辑(即，定制的刺激模式402)，该电极剪辑使电刺激以更高的精度和分辨率瞄准大脑。
另选地，该系统可以实施刺激的定制的“STAMP”模式408。“STAMP”模式是如果可以从健康人群中获得模板则可以使用、已知与给定的任务(例如驾驶或语音生成)相关联的同步化活动的模式。该模板可以包括但不要求连通性的特定模式的神经振荡，以增加功能特异性。为了进一步加强学习，在训练期间，可以施加410特定的刺激模式。以后可以重新启用这些“STAMP”模式以增强学习到的记忆的巩固。重新启用“STAMP”模式以增强学习到的记忆的巩固的过程在2016年10月24日提交的美国专利申请No.15/332,787中进行了描述，其全部内容如在此全面阐述地通过引用而并入于此。该“STAMP”可以基于使在个体的受伤的头部中的电场的正交性或电流流动在与关注任务最相关的大脑体积的体素中最大化来进行优化。本质上，将STAMP选择为彼此能在最大程度上进行区分的；在这些选择的STAMP的有效刺激方面具有尽可能多的差异。
(5)装置的控制。
如图5所示，可以将处理器104用于基于确定的何时施加tCS来控制装置500(例如，电极)。装置500是可以被用于向受试者提供经颅刺激的任何合适的装置，该装置的非限制性示例包括具有能以其它方式与受试者的头皮附接的电极或电极阵列的头颅帽(例如图3所示)。本质上，处理器104使用可以放大和重新分配所测量的电信号以使跨受损的大脑区域的电活动同步的任何装置500(例如，设置在头颅帽或头罩上的电极阵列)。
最后，虽然已经根据几个实施方式对本发明进行了描述，但本领域普通技术人员应当容易地认识到本发明在其它环境中可以具有其它应用。应注意到，可以有许多实施方式和实现。而且，所附的权利要求绝不是旨在将本发明的范围限制成上述具体实施方式。另外，“用于…的装置(means)”的任何陈述都旨在唤起对部件和权利要求的装置加功能的解读，而不具体使用陈述“用于…的装置(means)”的任何部件不是旨在被解读为装置加功能部件，即使权利要求以其它方式包括了“装置(means)”一词。而且，虽然已经按特定次序陈述了特定的方法步骤，但这些方法步骤可以按任何期望的次序发生并且落入本发明的范围内。
总之，所描述的是有针对性的经颅刺激系统，该经颅刺激系统利用定制的刺激模式来增强TBI后的同步性并改善功能。该系统能够改善创伤性脑损伤患者的短期任务表现和长期预后。有针对性的刺激剪辑对受损的白质的两侧的特定区域进行刺激。同步刺激促进大脑区域之间的交流，从而促进学习，并且帮助重新建立远程功能连接。此外，睡眠期间的刺激可以帮助使慢波振荡同步，从而使睡眠质量和记忆巩固修复到接近受伤前的水平。另外，刚好在受伤之前最近获得的记忆(该记忆尚未被充分巩固得长期储存在新皮层中)具有利用用于增强睡眠期间的记忆巩固的TBI感知的闭环振荡刺激来得以保存的更高概率。已经因TBI而致使无法访问的久远的以前巩固的记忆可以通过在功能上修复远程连通性以改善由记忆提示所诱发的分布式模式完成的信噪比来进行恢复。可以通过修复从海马体到更远的皮层区域以及各种与任务相关的皮层区域之间的功能连通性并且还根据利用TBI感知的刺激模式改善的睡眠期间的记忆巩固，来减轻在形成新记忆方面的不足。最后，本文所述的过程可以与STAMP方法相结合，从而允许使用为患者量身定制的任务专用的STAMP和TBI专用的STAMP来对特定记忆和技能进行醒着时的标记和睡眠时的巩固。

Claims (24)

1.一种改善认知功能的经颅刺激的系统，所述系统包括：
一个或更多个处理器以及存储器，所述存储器是编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：
基于受损的白质来生成定制的刺激模式；
获取表示受试者的自然脑部振荡的数据；以及
在所述受试者醒着时，与所述自然脑部振荡同相地并且基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极。
2.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括头颅帽，所述头颅帽具有多个电极。
3.根据权利要求2所述的系统，所述系统还包括在所述受试者睡着时并且在慢波振荡的正相位期间，基于所述定制的刺激模式来启用所述头颅帽中的一个或更多个电极的操作。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述定制的刺激模式包括启用所述头颅帽中的至少两个电极，以向所述受损的白质的两侧的区域提供同步脉冲。
5.根据权利要求4所述的系统，所述系统还包括在任务学习期间，基于STAMP模式来启用所述头颅帽中的一个或更多个电极的操作。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，启用所述一个或更多个电极包括：创建与神经活动同相的刺激模式，以使跨受损的区域的活动同步。
7.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括在所述受试者睡着时并且在慢波振荡的正相位期间，基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极的操作。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述定制的刺激模式包括启用至少两个电极，以向所述受损的白质的两侧的区域提供同步脉冲。
9.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括在任务学习期间，基于STAMP模式来启用一个或更多个电极的操作。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，启用所述一个或更多个电极包括：创建与神经活动同相的刺激模式，以使跨受损的区域的活动同步。
11.一种改善认知功能的经颅刺激的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质编码有可执行指令，使得在由一个或更多个处理器执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：
基于受损的白质来生成定制的刺激模式；
获取表示受试者的自然脑部振荡的数据；以及
在所述受试者醒着时，与所述自然脑部振荡同相地并且基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在由所述一个或更多个处理器执行所述指令时，所述一个或更多个处理器还执行在所述受试者睡着时并且在慢波振荡的正相位期间，基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极的操作。
13.根据权利要求12所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述定制的刺激模式包括启用至少两个电极，以向所述受损的白质的两侧的区域提供同步脉冲。
14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在由所述一个或更多个处理器执行所述指令时，所述一个或更多个处理器还执行在任务学习期间，基于STAMP模式来启用一个或更多个电极的操作。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中，启用所述一个或更多个电极包括：创建与神经活动同相的刺激模式，以使跨受损的区域的活动同步。
16.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在由所述一个或更多个处理器执行所述指令时，所述一个或更多个处理器还执行在所述受试者睡着时并且在慢波振荡的正相位期间，基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极的操作。
17.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述定制的刺激模式包括启用至少两个电极，以向所述受损的白质的两侧的区域提供同步脉冲。
18.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，在由所述一个或更多个处理器执行所述指令时，所述一个或更多个处理器还执行在任务学习期间，基于STAMP模式来启用一个或更多个电极的操作。
19.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中，启用所述一个或更多个电极包括：创建与神经活动同相的刺激模式，以使跨受损的区域的活动同步。
20.一种改善认知功能的经颅刺激的计算机实现的方法，所述计算机实现的方法包括以下动作：
使一个或更多个处理器执行编码在非暂时性计算机可读介质上的指令，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：
基于受损的白质来生成定制的刺激模式；
获取表示受试者的自然脑部振荡的数据；以及
在所述受试者醒着时，与所述自然脑部振荡同相地并且基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极。
21.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括以下操作：在所述受试者睡着时并且在慢波振荡的正相位期间，基于所述定制的刺激模式来启用一个或更多个电极。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述定制的刺激模式包括启用至少两个电极，以向所述受损的白质的两侧的区域提供同步脉冲。
23.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括以下操作：在任务学习期间，基于STAMP模式来启用一个或更多个电极。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，启用所述一个或更多个电极包括：创建与神经活动同相的刺激模式，以使跨受损的区域的活动同步。
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