CN113677259A - 使用无创大脑界面系统和方法调制用户的心理状态 - Google Patents
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- H04N21/44218—Detecting physical presence or behaviour of the user, e.g. using sensors to detect if the user is leaving the room or changes his face expression during a TV program
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4836—Diagnosis combined with treatment in closed-loop systems or methods
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
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- G—PHYSICS
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Abstract
探测用户的大脑活动，并确定用户的心理状态。在一种技术中，将生活/工作内容以调制用户的心理状态的方式自动地呈现给用户。在另一技术中，向用户呈现娱乐选择，并且响应于所确定的用户的心理状态自动地修改娱乐选择列表。在又一技术中，所确定的心理状态是负面情绪状态，并且响应于所确定的用户的情绪状态，以促进用户的认知状态的方式自动地向用户呈现生活/工作内容。在再一技术中，基于所确定的心理状态在一段时间内自动地跟踪用户的健康状况。
Description
相关申请数据
根据美国法典35U.S.C.§119(e)的规定，本申请要求于2019年4月4日提交的美国临时申请No.62/829,124的权益，该申请被通过引用明确并入本文。
技术领域
本发明涉及用于在人体中进行无创测量的方法和系统，并且尤其涉及与探测人的心理状态相关的方法和系统。
背景技术
众所周知，一个人在任何一天都会体验一系列的心理状态。虽然关于“心理状态”的定义存在普遍共识，但就本专利说明书而言，心理状态可包括情绪(例如，喜悦、兴奋、放松、惊讶、焦虑、悲伤、愤怒、厌恶、蔑视、恐惧等)，涵盖智力功能和过程的认知(例如，记忆检索、专注度、注意力、创造力、推理、解决问题、决策、理解和语言产生等)和感知(例如，面部感知、颜色感知、声音感知等)。这些心理状态中的一些可能被认为是合意的，实际上是在他或她的环境中正常机能所必需的，例如认知状态和感知状态中的任一种，但其他一些情绪状态(例如，焦虑、悲伤、愤怒、厌恶、蔑视、恐惧等)在大多数情况下可能被认为是不受欢迎的，并且对人的幸福感产生反效果。
一个人体验合意的心理状态而非不受欢迎的心理状态是可取的，这不仅是为了促进人的总体幸福感，而且是为了促进更客观的并且由此更好的决策。当然，一个人有可能在一天中的很长一段时间内保持合意的心理状态。例如，一个人在工作时、在不感到疲倦或压力不大时可能会在相对长的时间内保持纯粹的认知状态。然而，当感到疲倦或压力过大时，不良的心理状态可能会爆发。正是在这些时间时期，这种人特别容易做出错误的决定(例如，自我伤害、策划报复、发送愤怒的电子邮件或短信等)。
同样众所周知的是，这些心理状态中的一些(特别是与情绪状态相关的那些心理状态)可能是潜意识的，并且对这些潜意识的心理状态的认识可能会导致呈情绪情感调制的形式的更好的心理幸福感，以及更为客观的决策。然而，有意识的头脑对这些潜意识的心理状态仅具有外围意识或者根本没有意识。因此，如果一个人在生活或工作体验的背景下具有消极或不健康的心理状态(例如，焦虑)，这种人可能并未意识到这一点，并且因此将无法采取校正行为(例如，修改或创造新的生活或工作体验)以减轻或改变消极或不健康的心理状态。
有意识的头脑完全有可能意识到一个人的潜意识的心理状态。事实上，认知行为疗法和辩证行为疗法的核心思想之一是，如果一个人可以通过有意识地觉察到心理状态来塑造他或她的心理状态，那么这种心理状态(如果是消极的)可以故意被塑造成更为积极心理状态，从而不仅提高个体的幸福感，而且促进更好的客观决策，并且更重要的是防止个体自我伤害——这是辩证行为疗法所关注的问题。
然而，实施行为疗法可能很乏味，需要患者跟踪和记录他或她的心理状态，并且可能由此导致患者不顺从，乃至更糟，使患者感到更加不知所措、焦虑或自我批评，并且由此产生反效果。
同样众所周知，一个人的生活/工作环境可能会对该人的心理状态产生重大影响，并且因此，改善一个人的心理状态使其好转的一种方法是改变这个人的生活/工作环境。然而，即使这个人例如通过认知行为疗法、辩证行为疗法或其他方式觉察到他或她通常的潜意识的心理状态，假设这种人甚至知道改变他或她的生活/工作环境来改变不良的心理状态的事物，他或她也仍然需要采取刻意的行动来这样做，这本身可能是乏味的，并且因此，不值得为改变这个人的生活/工作环境而付出努力。
作为一个示例，存在若干计算机应用程序用于向用户呈现不同类型的媒体并响应于来自用户的故意输入而为用户定制该体验。例如，
音乐、
音乐和
电台之类的音乐流媒体应用程序都为用户提供量身定制的音乐，同时通过向用户提供“心形符号”、“大拇指向上符号”、“大拇指向下符号”、“笑脸符号”和/或“哭脸符号”，用户可以点击这些符号来为当前音乐选择提供正或负反馈，音乐流媒体应用程序将会使用该当前音乐选择来为用户定制音乐。然而，这需要用户实际上将输入提供到音乐流应用程序中，并且虽然这通常是一项相当容易完成的任务，但需要用户停止他或她正在做的事情以提供这种反馈，并且有时(例如，如果用户正在驾驶车辆)可能是不可能去做乃至合法或不切实际去做的。此外，用户提供的反馈也有一定的局限性，它只反映了用户的主观意识(例如对当前选择的音乐的喜欢或不喜欢)，而并未考虑到用户的潜在心理状态。
因此，仍然需要在正常的生活和工作环境中自动使人有意识地觉察到他/她的潜意识的心理状态，使得这个人可以更好地调节他或她的情绪或做出更为客观的决定。还需要自动调节人的心理状态以例如自动定制媒体呈现系统(例如，音乐媒体流应用程序)的用户的体验，而无需来自用户的有意输入或动作。
发明内容
根据本发明的第一方面，一种娱乐系统包括被配置成用于向用户呈现娱乐选择列表(例如，歌曲播放列表)的内容的外围装置。作为一个示例，外围装置可以被配置成在用户处于正常的生活和工作环境中时，例如通过将娱乐选择列表的内容流式传输给用户而将娱乐选择列表的内容顺序地呈现给用户。
娱乐系统还包括无创大脑界面组件(例如，光学测量组件和磁性测量组件中的一种)，其被配置成用于在外围装置将娱乐选择列表中的娱乐选择(例如，通过向用户呈现娱乐选择的内容或向用户呈现娱乐选择的标题)呈现给处于正常的生活和工作环境中的用户时，探测用户的大脑活动。在一个实施例中，无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，其被配置成用于探测来自用户大脑的能量；以及处理电路，其被配置成用于响应于探测来自用户大脑的能量来识别大脑活动。无创大脑界面组件可以例如包括承载探测器的头戴式单元和承载处理电路的辅助非头戴式单元。
娱乐系统还包括至少一个处理器，其被配置成基于探测到的大脑活动来确定用户的心理状态(例如，用户对于呈现给用户的娱乐选择的初始响应)，并且响应于所确定的用户的心理状态，自动地修改娱乐选择列表。至少一个处理器的至少一部分可以例如被包含在外围装置中。
在一个实施例中，所确定的用户的心理状态表明用户是否喜欢呈现给用户的娱乐选择。在这种情况下，如果所确定的心理状态表明用户喜欢呈现给用户的娱乐选择，则处理器可以被配置成自动地修改娱乐选择列表以在娱乐选择列表中保留该娱乐选择和/或在娱乐选择列表中包括与用户喜欢的娱乐选择具有相同属性的更多的娱乐选择；并且如果所确定的心理状态表明用户不喜欢呈现给用户的娱乐选择，则处理器可以被配置成自动地修改娱乐选择列表以从娱乐选择列表中丢弃掉该娱乐选择和/或在娱乐选择列表中包括与用户不喜欢的娱乐选择具有相同属性的较少的娱乐选择。
根据本发明的第二方面，一种在用户处于正常的生活和工作环境中时娱乐用户的方法包括(例如，通过将娱乐选择的内容呈现给用户或将娱乐选择的标题呈现给用户而)向用户呈现来自娱乐选择列表(例如，歌曲播放列表)的娱乐选择。该方法还可以包括，例如通过将娱乐选择列表的内容流式传输给用户，而例如将娱乐选择列表的内容顺序地呈现给用户。
该方法还包括在将娱乐选择列表中的娱乐选择呈现给用户时(例如，光学地或磁性地)探测用户的大脑活动，基于探测到的大脑活动确定用户的心理状态(例如，用户对呈现给用户的娱乐选择的初始响应)，并响应于所确定的用户的心理状态自动地修改该娱乐选择列表。
在一种方法中，所确定的用户的心理状态表明用户是否喜欢呈现给用户的娱乐选择。在这种情况下，如果所确定的心理状态表明用户喜欢呈现给用户的娱乐选择，则可以自动地修改该娱乐选择列表以在娱乐选择列表中保留该娱乐选择和/或在娱乐选择列表中包括与用户喜欢的娱乐选择具有相同属性的更多的娱乐选择；并且如果所确定的心理状态表明用户不喜欢呈现给用户的娱乐选择，则可以自动地修改该娱乐选择列表以从娱乐选择列表中丢弃掉该娱乐选择和/或在娱乐选择列表中包括与用户不喜欢的娱乐选择具有相同属性的较少的娱乐选择。
根据本发明的第三方面，一种心理状态调制系统包括被配置成用于在用户处于正常的生活和工作环境中时将生活/工作内容呈现给用户的外围装置。该娱乐媒体可以例如包括娱乐媒体(例如，音频)，该娱乐媒体可以是流媒体(例如，音乐)。
心理状态调制系统还包括无创大脑界面组件(例如，光学测量组件和磁性测量组件中的一种)，其被配置成用于在用户处于正常的生活和工作环境中时探测用户的大脑活动。在一个实施例中，无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，其被配置成用于探测来自用户大脑的能量；以及处理电路，其被配置成用于响应于探测来自用户大脑的能量来识别大脑活动。无创大脑界面组件可以例如包括承载探测器的头戴式单元和承载处理电路的辅助非头戴式单元。
心理状态调制系统还包括至少一个处理器，其被配置成基于探测到的大脑活动确定用户的心理状态，并响应于所确定的用户的心理状态，自动地指令外围装置以调制用户的心理状态的方式呈现生活/工作内容。例如，如果所确定的用户的心理状态是消极心理状态(例如，焦虑)，则可以调制用户的心理状态以促进用户的积极心理状态(例如，放松)。外围装置可以被编程为具有该积极心理状态。作为另一示例，如果所确定的用户的心理状态是情绪状态，则可以调制用户的心理状态以促进用户的认知状态。至少一个处理器的至少一部分可以例如被包含在外围装置中。
在一个实施例中，无创大脑界面组件被配置成在外围装置将生活/工作内容呈现给用户时，探测用户的大脑活动，在这种情况下，处理器可被配置成用于响应于所确定的用户的心理状态，自动地指令外围装置以调制用户的心理状态的方式修改呈现给用户的生活/工作内容。
根据本发明的第四方面，一种在用户处于正常的生活和工作环境中时调制用户的心理状态的方法包括(例如，光学地或磁性地)探测用户的大脑活动，基于探测到的大脑活动确定用户的心理状态，并响应于所确定的用户的情绪状态以调制用户的心理状态的方式将生活/工作内容自动地呈现给用户。例如，如果所确定的用户的心理状态是消极心理状态(例如，焦虑)，则可以调制用户的心理状态以促进用户的积极心理状态(例如，放松)。作为另一示例，如果所确定的用户的心理状态是情绪状态，则可以调制用户的心理状态以促进用户的认知状态。娱乐媒体可以例如包括娱乐媒体(例如，音频)，该娱乐媒体可以是流媒体(例如，音乐)。在一种方法中，在将用户的生活/工作内容呈现给用户时探测用户的大脑活动，在这种情况下，响应于所确定的用户的心理状态以调制用户的心理状态的方式自动地修改呈现给用户的生活/工作内容。
根据本发明的第五方面，一种心理状态调制系统包括被配置成用于在用户处于正常的生活和工作环境中时将生活/工作内容(例如，娱乐媒体(例如，音乐))呈现给用户的外围装置。
心理状态调制系统还包括被配置成用于探测用户的大脑活动的无创大脑界面组件(例如，光学测量组件和磁性测量组件中的一种)。在一个实施例中，无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，其被配置成用于探测来自用户大脑的能量；以及处理电路，其被配置成用于响应于探测来自用户大脑的能量来识别大脑活动。无创大脑界面组件可以例如包括承载探测器的头戴式单元和承载处理电路的辅助非头戴式单元。
心理状态调制系统还包括至少一个处理器，其被配置成用于基于探测到的大脑活动确定用户的负面情绪状态(例如，焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种)，并且响应所确定的用户的负面情绪状态，自动地指令外围装置以促进用户的认知状态的方式向用户呈现生活/工作内容。外围装置可被手动编程有该认知状态。至少一个处理器的至少一部分可以例如被包含在外围装置中。
在一个实施例中，无创大脑界面组件被配置成在外围装置向用户呈现生活/工作内容时，探测用户的大脑活动，在这种情况下，处理器可被配置成用于，响应于所确定的用户的负面情绪状态，自动地指令外围装置以促进用户的认知状态的方式修改呈现给用户的生活/工作内容。在另一实施例中，处理器还被配置成用于确定用户连续处于该情绪状态并持续特定的时间段内，在这种情况下，处理器可以被配置成用于仅自动地指令外围装置仅在确定用户连续处于负面情绪状态并持续该特定时间段时，才向用户呈现生活/工作内容。
根据本发明的第六方面，一种在用户处于正常的生活和工作环境中时调制用户的心理状态的方法包括(例如，光学地或磁性地)探测用户的大脑活动，基于探测到的大脑活动确定用户的负面情绪状态(例如，焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种)，并向用户以促进用户的认知状态的方式自动地呈现生活/工作内容(例如，娱乐媒体(例如，音乐))。在一种方法中，在将生活/工作内容呈现给用户时探测用户的大脑活动，在这种情况下，呈现给用户的生活/工作内容可以被响应于所确定的用户的负面情绪状态以促进用户的认知状态的方式进行修改。另一方法还包括确定用户连续地处于负面情绪状态并持续特定的时间段，在这种情况下，只有在确定用户连续地处于负面情绪状态并持续该特定的时间段，才可以向用户呈现生活/工作内容。
根据本发明的第七方面，一种心理健康跟踪系统包括无创大脑界面组件(例如，光学测量组件和磁性测量组件中的一种)，其被配置成用于探测用户的大脑活动。在一个实施例中，无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，其被配置成用于探测来自用户大脑的能量；以及处理电路，其被配置成用于响应于探测来自用户大脑的能量识别大脑活动。无创大脑界面组件可以例如包括承载探测器的头戴式单元和承载处理电路的辅助非头戴式单元。
心理健康跟踪系统还包括至少一个处理器，其被配置成基于探测到的大脑活动确定用户在这一段时间内的心理状态，并基于所确定的心理状态自动地跟踪用户在这一段时间内的健康状况。心理健康跟踪系统还包括被配置成用于存储所跟踪的用户的健康状况的存储器。心理状态可以是例如负面情绪状态(例如，焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种)或认知状态。至少一个处理器的至少一部分可以例如被包含在外围装置中。
在一个实施例中，跟踪用户的健康状况包括确定用户的健康等级、用户在所确定的心理状态方面最好的一天、用户在所确定的心理状态方面最糟糕的一天、用户在所确定的心理状态方面的高点数量、用户在所确定的心理状态方面的低点数量以及所确定的心理状态的持续时间中的一种。心理健康跟踪系统的可选实施例还包括外围装置，其被配置成向用户呈现生活/工作内容，在这种情况下，处理器可以被配置成用于评估呈现给用户的生活/工作内容与在这一段时间期间所确定的用户的心理状态的有效性。外围装置还可以被配置成基于所评估的在这一段时间期间呈现给用户的生活/工作内容的有效性在随后的一段时间期间向用户呈现修改后的生活/工作内容。
根据本发明的第八方面，一种跟踪用户的心理健康的方法包括在一段时间内(例如，光学地或磁学地)探测用户的大脑活动，并基于探测到的大脑活动在这一段时间内确定用户的心理状态。心理状态可以是例如负面情绪状态(例如，焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种)或认知状态。
在一种方法中，跟踪用户的健康状况包括确定用户的健康等级、用户在所确定的心理状态方面最好的一天、用户在所确定的心理状态方面最糟糕的一天、用户在所确定的心理状态方面的高点数量、用户在所确定的心理状态方面的低点数量以及所确定的心理状态的持续时间中的一种。可选择的方法还包括向用户呈现生活/工作内容，其中，相对于在这一段时间期间所确定的用户的心理状态来评估呈现给用户的生活/工作内容的有效性。可选方法还可以包括基于所评估的在这一段时间期间呈现给用户的生活/工作内容的有效性，在随后的一段时间期间向用户呈现修改后的生活/工作内容。
通过阅读对于优选实施例作出的以下详细描述，本发明的其他和进一步的方面和特征将是显而易见的，这些优选实施例旨在说明而非限制本发明。
附图说明
附图示出了本发明的实施例的设计和效用，其中，相似的元件由共同的附图标记表示。为了更好地理解本发明的上述和其他优点和目的是如何获得的，将结合附图中所示的本发明的具体实施例对以上简要描述的本发明进行更为具体的描述。在理解这些附图仅描绘了本发明的典型实施例并且因此不被认为是对其范围的限制情况下，将通过使用附图以额外的特性和细节来描述和解释本发明，在附图中：
图1是根据本发明的一个实施例构建的无创心理状态感知系统的框图；
图2是示出了一种操作图1的无创心理状态感知系统的方法的流程图；
图3是根据本发明的一个实施例构建的无创心理状态调制系统的框图；
图4A-4E是示出了由图3的无创心理状态调制系统改良的歌曲播放列表的流程图；
图5是示出了一种操作图3的无创心理状态调制系统的方法的流程图；
图6是示出了另一种操作图3的无创心理状态调制系统的方法的流程图；
图7是根据本发明的一个实施例构建的无创心理健康跟踪系统的框图；
图8是示出了一种操作图7的无创心理健康跟踪系统的方法的流程图；
图9是图1的无创心理状态感知系统、图3的无创心理状态调制系统或图7的无创心理健康跟踪系统的一个具体物理实施例的视图；
图10是图1的无创心理状态感知系统、图3的无创心理状态调制系统或图7的无创心理健康跟踪系统的另一具体物理实施例的视图；
图11A-11D示出了与图10的系统一起使用的示例性无创可穿戴装置；
图12是图1的无创心理状态感知系统、图3的无创心理状态调制系统或图7的无创心理健康跟踪系统的又一具体物理实施例的视图；和
图13A-13C示出了与图12的系统一起使用的示例性无创可穿戴装置。
具体实施方式
现在参考图1，将描述根据本发明构建的无创心理状态感知系统10的一般实施例。无创心理状态感知系统10自动地让处于正常的生活和工作环境中的用户12有意识地觉察到他/她的潜意识的心理状态，使得用户12可以更好地调节他/她的情绪和/或做出更为客观的决定。就本专利说明书而言，“正常的生活和工作环境”是一般且普通的环境，并且因此，有必要使用户12能够自由地走动而不受系统10或系统10所联接的或另外是附属的其他系统的任何物理阻碍。因此，正常的生活和工作环境不包括临床环境(例如，常规磁共振成像(MRI)机器或计算机断层扫描(CT)可能被潜在地用于探测用户的神经活动的任何环境)。
为此，心理状态感知系统10包括无创大脑界面组件14，其被配置成用于探测用户12的大脑活动。如下文将进一步详细讨论的那样，大脑界面组件14可以是基于光学的、基于磁性的或基于任何其他模态，该模态使它能够通过使用敏感电子设备(如下所述)无创地探测用户12的大脑活动(即，通过用户12的完整皮肤和颅骨)，并且被设计为由用户12穿戴。如下文还将进一步详细讨论的那样，无创大脑界面组件14是便携式的，因为它可以由用户12穿戴。以这种方式，心理状态感知系统10可以被方便地用在正常的生活和工作环境中。
大脑界面组件14还被配置成用于基于探测到的用户12的大脑活动来确定心理状态，尽管该功能可以由心理状态感知系统10中的其他处理部件来执行，如下文进一步详细描述的那样。用户12的心理状态可以包括例如情绪状态(例如，喜悦、兴奋、放松、惊讶、焦虑、悲伤、愤怒、厌恶、蔑视、恐惧等)、涵盖智力功能和过程的认知状态(例如，记忆检索、专注度、注意力、创造力、推理、解决问题、决策、理解和语言产生等)以及感知状态(例如，面部感知、颜色感知、声音感知等)。
可以多种方式中的任一种基于探测到的大脑活动来确定用户12的心理状态。在一个实施例中，可以执行确定用户12的心理状态的单因素方法，即，可以在用户12的多个(例如，数千个)可分离的皮质模块中探测该大脑活动，并且可以单独和独立地分析从每个皮质模块获得的大脑活动。在另一实施例中，可以执行确定用户12的心理状态的多因素方法，即可以在用户12的多个(例如，数千个)可分离的皮质模块中探测该大脑活动，并且可以一起评估从皮质模块获得的大脑活动的整个空间格局。
多种模型中的任一种可被用于对用户12的心理状态进行分类，并且将高度依赖于被输入到模型上的大脑活动的特征。大脑活动的这种特征通常可以从捕获到的时空大脑活动中提取，并且可以包括例如信号的位置、位置内或跨位置的细粒度图案、信号的幅度、对行为的响应配时、信号频带的幅度(采用时间序列的傅立叶变换)、频带幅度比、同时捕获到的两个或多个位置之间的信号时间序列之间的交叉关联、同时捕获到的两个或多个位置之间的频谱相干性、最大化方差的分量，最大化非高斯相似性的分量等。必须参考单因素方法和多因素方法来考虑被选择输入到模型中的大脑活动的特征，因为单因素方法例如专注于单个位置，并且因此将不利用将多个位置相关联的特征。大脑活动的特征可被从在日常生活中的思维和感知模式的情况下记录的经预处理的原始数据中提取出来，这些数据的特点是不断变化的意识流。原始数据的预处理通常涉及对数据进行筛选(在时域或频域中)以平滑、除噪和分离信号的不同分量。
选择模型将在很大程度上取决于数据是标记的还是未标记的(意思是是否知道用户在探测到大脑活动时正在做的事情)以及许多其他因素(例如，数据是否被假定为是正态分布的，数据是否被假设为是线性关系，数据是否被假设为是非线性关系等)。模型可以包括例如支持向量机、期望最大化技术、朴素贝叶斯技术、神经网络、简单统计(例如，相关性)、深度学习模型、模式分类器等。
这些模型通常被使用一些训练数据进行初始化(这意味着可以对用户执行校准程序以确定用户正在做什么)。如果无法获得训练信息，则可以基于在先知识启发式地初始化这种模型，并且可以迭代式地优化模型，期望优化将确定某个最好最大或最小解。一旦知道用户在做什么，就可以查询神经活动的正确特征和正确的模型。这些模型可以是分层的或分阶段的，使得例如第一模型侧重于预处理数据(例如，筛选)，下一模型侧重于对经预处理的数据进行聚类以分离某些可以被识别为与由用户执行的已知活动相关的特征，然后下一模型可以查询单独的模型，以基于该用户活动确定该心理状态。
如下文将进一步详细描述的那样，可以通过向用户提供已知的生活/工作内容来获得用户的训练数据或在先知识。总之，这些模型可被用于在自然或准自然(即，响应于向用户提供已知的生活/工作内容)条件和动态条件下跟踪心理状态和感知，这些条件采用平均活动的时间过程并基于从数据中提取的大脑活动的特征中的持续或自发波动确定用户的心理状态。
例如在实验室环境中已经证明的一组数据模型可被最初上传到心理状态感知系统10，然后该系统将使用上传的模型来确定用户的心理状态。可选择地，心理状态感知系统10可以由用户在实际使用期间收集数据，这些数据然后可以在单独的服务器中(例如在实验室环境中)被下载和分析，以创建新的或更新的模型。可以包括新的或更新的模型的软件升级可被上传到心理状态感知系统10以提供新的或更新的数据建模和数据收集。
关于基于探测到的大脑活动确定一个人的心理状态的更多细节可以在多种同行评审的出版物中找到。例如，参见Lee，BT，Seok，JH，Lee.，BC，Cho，SW，Chai，JH，Choi，IG，Ham，BJ，“重度抑郁症患者对悲伤和愤怒的面部刺激做出反应的情感加工的神经相关性(Neural correlates of affective processing in response to sad and angryfacial stimuli in patients with major depressive disorder)”，ProgNeuropsychopharmacol BiolPsychiatry，32(3)，778-85(2008)；A.C.Felix-Ortiz，A.C.，Burgos-Robles，A.，Bhagat，N.D.，Leppla，C.A.，Tye，K.M.，“杏仁核投射到内侧前额叶皮层对焦虑相关和社会行为的双向调节(Bidirectional modulation of anxiety-relatedand social behaviors by amygdala projections to the medial prefrontalcortex)”，神经科学(Neuroscience)321，197-209(2016)；Beauregard，M.，Levesque，J.&Bourgouin，P.，“情绪有意识自我调节的神经相关性(Neural correlates of consciousself-regulation of emotion)”，J.神经科学(J.Neurosci.)(2001):21，RC165；Phan，K.L.、Wager，T.，Taylor，S.F.&Liberzon，I.，“情绪的功能神经解剖学：PET和fMRI中情绪激活研究的荟萃分析(Functional neuroanatomy of emotion:a meta-analysis ofemotion activation studies in PET and fMRI)”，神经影像(Neuroimage)，16，331–348(2002)；Canli，T.&Amin，Z.，“情绪和人格的神经影像学：科学证据和伦理考虑(Neuroimaging of emotion and personality:scientific evidence and ethicalconsiderations)”，大脑认知(Brain Cogn.)，50，414–431(2002)，McCloskey，MS，Phan，KL&Coccaro，EF，“神经影像学和人格障碍(Neuroimaging and personality disorders)”，当 代精神病学报告(Curr.Psychiatry Rep.)，7，65–72(2005)；Heekeren，H.R.，Marrett，S.，Bandettini，P.A.&Ungerleider，L.G.，“人大脑感知决策的一般机制(A generalmechanism for perceptual decision-making in the human brain)”，自然(Nature)，431，859–862(2004)；Shin LM、Rauch SL，Pitman RK。“创伤后应激障碍的内侧前额叶皮层和海马功能(Medial Prefrontal Cortex,and Hippocampal Function in PTSD)”，纽约科 学院年鉴(Ann N Y Acad Sci.)，1071(1)(2006)；Lis E，Greenfield B，Henry M，GuileJM，Dougherty G.，“边缘型人格障碍的神经影像学和遗传学：综述(Neuroimaging andgenetics of borderline personality disorder:a review)”，神经病学与神经科学杂志 (J Psychiatry Neurosci.)，32(3)，162-173(2007)；Etkin A，Wager TD，“焦虑的功能性神经影像学：PTSD、社交焦虑症和特定恐惧症中情绪处理的元分析(Functionalneuroimaging of anxiety:a meta-analysis of emotional processing in PTSD,social anxiety disorder,and specific phobia)”，美国精神病学杂志(Am J Psychiatry)，164(10)，1476-1488(2007)；Etkin A.，“重度抑郁症的功能性神经影像学：基线激活和神经反应数据的荟萃分析和新整合(Functional Neuroimaging of MajorDepressive Disorder:A Meta-Analysis and New Integration of BaselineActivation and Neural Response Data)”，美国精神病学杂志(Am JPsychiatry)，169(7)，693–703(2012)；Sheline YI、Price JL、Yan Z、Mintun MA，“抑郁症中的静息状态功能MRI揭示了通过背联结增加的网络之间的连接(Resting-state functional MRI indepression unmasks increased connectivity between networks via the dorsalnexus)”，美国科学院院报(Proc NatlAcadSci.)，107(24)，11020–11025(2010)；Bari A，Robbins TW，“抑制和冲动：反应控制的行为和神经基础(Inhibition and impulsivity:Behavioral and neural basis of response control)”，神经生物学进展(Prog Neurobiol.)，108:44–79(2013)；Kagias，Konstantinos等人的“对生理压力的神经元反应(Neuronal responses to physiological stress)”，遗传学前沿(Frontiersin genetics)，3:222(2012)。
心理状态感知系统10还包括可选择的外围生活/工作内容装置16(例如，智能手机、平板电脑等)，其被配置成结合已知的生活/工作内容(例如，GPS跟踪、日历行程安排、收听音乐的方式、听讲座的方式、学习语言的方式、与位于远程位置中的其他人进行视频对话的方式等)以提升、调整和/或校准用户12的体验。
例如，基于经由外围装置16向用户12提供的已知生活/工作内容，可了解或更好地评估有助于或促进用户12的实际心理状态的准自然条件以更为准确地确定该心理状态。
作为另一示例，外围装置16可以向用户12提供已知的生活/工作内容以自动促进、调整、调节和/或校准用户的心理状态，例如焦虑、恐惧、警觉。例如，如果所确定的用户12的心理状态是焦虑，则外围装置16可以将音乐选择改变为更为舒缓的旋律。
用户12的体验也可以通过使用由用户12在外围装置16上的手动选择或手动输入而被单独编程。例如，各种个人体验(例如阅读、冥想、小睡、观看电视节目、观看现场歌剧或音乐表演或者用于对任何其他类型的个人体验进行编程的选项)可以通过可选选项的菜单从外围装置16获得，以便促进、调整、调节和/或校准用户12的心理状态。这种体验可以由用户12选择或单独进行编程，并且可以通过外围装置16的图形用户界面通过按钮、标签或图标(例如，通过使用代表个人体验的一组选项中的一个的单选按钮或类似的可选选项)来提供。
心理状态感知系统10还包括可选择的生物反馈装置18，其被配置成向用户12自动得提供表明由大脑界面组件14确定的心理状态的生物反馈。在优选实施例中，可选择的生物反馈装置18被配置成用于通过体感将表明所确定的用户12的心理状态的振动(或触觉)信号提供/引导到例如用户12的皮肤区域(例如，手臂、手腕、手、手指等)，以向用户12提供对于所确定的心理状态的意识认知。生物反馈装置18可以通过振动在振幅或频率上的构建或调制的方式来编码不同的信息。在一个实施例中，振动对语音(例如对话或语音包络)进行编码，或者在单词级别(例如单个元音、单个单词或单个单词和元音的组合)对语音进行编码。在另一实施例中，振动模态可以被编码为心理状态类型、级别、紧迫性或其他与用户相关的信息。
如此，可选择的生物反馈装置18可用作通过外周神经(PNS)或交感神经系统(SNS)的大脑输入，从而闭合将通过大脑界面组件14经由大脑界面将用户12的潜意识心理状态与用户12的对于这种心理状态的有意识的感知联系起来的回路。在替代实施例中，生物反馈装置18可以被配置成向用户12提供/引导音频或视觉反馈，该音频或视觉反馈可以被编码为信号紧迫性、心理状态级别或其他与用户相关的信息，这些信息同样用作通过听觉或视觉神经系统的大脑输入，从而闭合将用户12的潜意识的心理状态与用户12对这种心理状态的有意识的感知联系起来的回路。
心理状态感知系统10还可选择地包括被配置成用于跟踪用户12的大脑活动的数据库、服务器或云结构20。例如，数据库、服务器或云结构20可以被配置成收集由大脑界面组件14生成的原始数据(例如，大脑活动数据)。此外，数据库、服务器或云结构20(独立于大脑界面组件14的心理状态确定功能或与之相结合)可以被配置成用于执行原始数据的数据分析以确定用户12的心理状态。
例如，如果由用户12获得的原始数据被匿名化并被存储在数据库、服务器或云结构20中，则数据模型可以越过多个用户进行汇集，深度学习算法将会从中受益。数据库、服务器或云结构20可以被配置成用于执行信号数据分析的交叉相关分析，以变减小数据库的池的大小并且将对象平均数据集中到与用户相似的池中。最有可能的是，每个用户都会将一部分模型针对他们进行优化，但另一部分会利用从更大的用户池中提取的模式。还应当理解，每个用户可以执行任意种类的无限数量的活动。因此，即使用户被正确校准，这种校准也将仅适用于一小组的无限可能性。概括模型可能包含多种变量，不去优化可能很困难。然而，通过在数据库、服务器或云结构20上构建大型用户数据库，连接到这种数据库、服务器或云结构20的数据分析管道可以预处理数据(清理它)，提取所有不同类型的特征，然后应用适当的数据模型来克服这个问题。用户12的大脑活动可以被利用额外的生活/工作内容来跟踪，以在对用户12的意识和行为调制模式进行深度评估中获取元数据。尽管所有被跟踪的数据分析都已经被描述为由数据库、服务器或云结构20执行，但应该理解的是，所跟踪的数据分析功能的至少一部分可以被结合到外围装置16中，其中，需要注意的是，在用户池之间跟踪大脑活动由数据库、服务器或云结构20来执行则是优选的。
已经描述了心理状态感知系统10的数据模型的结构、功能和应用，现在将参考图2描述一种操作心理状态感知系统10的方法100。
最初，用户12可具有潜意识的心理状态(方框102)。这种心理状态可以是例如焦虑，尽管用户12可能具有如上所述的其他心理状态。用户12的焦虑可以被分解为特定的体验(方框104)，例如，对某件事焦虑(方框104a)，例如租金、抵押贷款或信用卡付款到期，对某个话题焦虑(方框104b)，例如担心父母的幸福感，在观众面前接受采访、展示或表演，或对恐惧焦虑(方框104c)，例如，害怕陌生空间中的黑暗、害怕飞机旅行、害怕远洋班轮旅行、恐高。外围装置16可以将额外的生活/工作内容结合到用户12的体验中(例如，GPS跟踪、日历行程安排、收听音乐的方式、听讲座的方式、学习语言的方式、与位于远程位置中的其他人进行视频对话的方式等)(方框106)。应当理解，虽然额外的生活/工作内容被示出为在导致心理状态的初始体验之后或期间被提供给用户12，但是额外的生活/工作内容可在方法100期间的任何时候提供给用户12。
大脑界面组件14探测用户12的大脑活动(方框108)。例如，大脑界面组件14可以探测来自大脑并通过用户12的颅骨的能量(例如，光能或磁能)，并响应于探测来自用户12的大脑的能量来确定大脑活动。大脑界面组件14(或作为选择，数据库、服务器或云结构20)然后基于探测到的大脑活动确定用户12的心理状态(在本示例中为焦虑)(方框110)。
生物反馈装置18然后向用户12提供表明由任何一种体验引起的所确定的用户12的心理状态的生物反馈(方框112)。例如，生物反馈装置18可以通过外围体感向用户12提供/引导表明所确定的用户12的心理状态的振动信号，例如，利用一个或多个消息编码的振动信号，或者作为选择，可以向用户12提供/引导表明所确定的用户12的心理状态的音频信号或视觉信号。因此，向用户12的大脑提供输入以使用户12获知他或她的心理状态，从而闭合有关体验的回路108(方框114)。因此，用户12可以调节、调整和/或校准他或她的情绪或做出更为客观的决定(方框116)。此外，外围装置16可以基于所确定的用户12的心理状态通过例如播放舒缓的音乐来自动调节、调整和/或校准用户12的体验(方框118)。
现在参考图3，将描述根据本发明构建的无创心理状态调制系统10’的概括性实施例。心理状态调制系统10’与上述无创心理状态感知系统10的不同之处在于，心理状态调制系统10’不包括闭合大脑界面组件14和用户12之间的回路的生物反馈装置18以自动地使用户12有意识地获知他或她的潜意识的心理状态。相反，心理状态调制系统10’自动地调节用户12的心理状态，而无需在确定心理状态之后仔细考虑来自用户12的输入或动作，即，心理状态调制系统10’明显且持续地调节用户12的心理状态，甚至可能不通知用户12。
为此，心理状态调制系统10’包括被配置成用于探测用户12的大脑活动的无创大脑界面组件14。虽然未示出，但心理状态调制系统10’可以可选择地包括数据库、服务器或云结构20(图1所示)，其被配置成用于跟踪用户12的大脑活动。无创大脑界面组件14和数据库、服务器或云结构20可以以与上面结合心理状态感知系统10所述的方式相同的方式起作用。
心理状态调制系统10’包括外围心理状态调制装置16’(例如，智能手机、平板电脑等)，其被配置成响应于所确定的用户12的心理状态，自动地以调制用户12的心理状态的方式向用户12呈现生活/工作内容。例如，如果将用户12的心理状态确定为消极心理状态，通常是负面情绪状态，例如，焦虑、悲伤、愤怒、厌恶、蔑视、恐惧等，用户12的心理状态可被调制以促进用户12的积极心理状态。在一个实施例中，这种积极心理状态可以是正面情绪状态，例如，喜悦、兴奋、放松、惊喜等。
一种或多种消极心理状态和/或一种或多种积极心理状态可以被编程到外围装置16’中，使得无创大脑界面组件14在分析用户12的大脑活动时可以专注于所编程的消极状态，并且外围装置16’以促进用户12的所编程的积极心理状态的方式向用户12呈现生活/工作内容。例如，焦虑和放松可以被编程到外围装置16’中，使得无创大脑界面组件在分析用户12的大脑活动时关注焦虑的心理状态，并且外围装置16’以促进用户12的放松的心理状态的方式向用户12呈现生活/工作内容。在一个实施例中，可以假设相反的消极和积极心理状态对，使得相反的消极状态/积极状态对可以被编程到外围装置16’中。例如，已知悲伤-快乐、焦虑-放松、兴奋-厌恶等是互补的心理状态对，并且因此，它们可以被成对地编程到外围装置16’中。
在另一实施例中，这种积极心理状态可以是包括智力功能和过程的认知状态，例如记忆检索、专注度、注意力、创造力、推理、问题解决、决策、理解和语言产生等。该实施例的目标是将用户12保持在认知状态(在这种状态下，可以做出更好的客观决策和/或在工作环境中最大化用户12的生产力)，同时防止用户12陷入到消极和产生反效果的情绪状态。应当理解，将用户12保持在认知状态中并不意味着用户12将没有任何情绪，而是这种用户12将倾向于使用短暂的情绪作为信息，并且将不停留于任何特定的负面情绪。就这点而言，如果无创大脑界面组件14确定用户12持续地(连续地或间歇地)处于负面情绪状态并持续特定的时间段，则外围装置16’可以仅调制用户12的心理状态。例如，只有在已经确定用户12生气超过15分钟的时间段之后，外围装置16’才可以调制用户12的心理状态以促进用户12的认知心理状态。
在另一实施例中，无创大脑界面组件14被配置成探测用户12的大脑活动，而外围装置16’向用户12提供生活/工作内容。在这种情况下，外围装置16’将被配置成以调制用户12的心理状态的方式修改呈现给用户12的生活/工作内容。该实施例非常适合于娱乐系统。例如，由外围装置16’呈现给用户12的生活/工作内容可以包括可以流式传输的娱乐媒体。这种娱乐媒体可包括音频，例如音乐，其可由诸如
音乐、
音乐、
电台等服务执行，尽管设想到了其他类型的娱乐媒体，其包括视频，其可以由
视频等处的这种服务执行。因此，外围装置16’可以自动地修改娱乐媒体以促进用户12的积极心理状态。
在一个示例中，娱乐媒体包括多种不同的娱乐选择，在这种情况下，外围装置16’可以被配置成通过向用户12呈现娱乐选择列表的内容(即，播放娱乐选择列表)来自动地修改娱乐媒体，这些娱乐选择促进用户12的积极心理状态。娱乐选择列表的内容可以被例如经由媒体流顺序地呈现给用户。外围装置16’还可以被配置成在娱乐选择列表的至少一部分中呈现娱乐选择的标题以向用户12提供娱乐选择列表的完整或部分视图。娱乐选择的列表可以是预先生成的(即，在向用户12呈现第一娱乐选择之前)或者可以被动态地生成，例如，可以在向用户12呈现第一娱乐选择之后将娱乐选择结合到该列表中。在音乐背景中，外围装置16’可以被配置成向用户12呈现歌曲播放列表的内容(即，播放歌曲)，如图4A所示。该歌曲播放列表可以例如对应于特定类型的音乐(例如，摇滚、乡村、爵士等)，并且在这种情况下，是50首摇滚歌曲的列表。在替代实施例中，歌曲的标题可以被呈现在示出了娱乐选择列表的完整或部分视图中。
无创大脑界面组件14可被配置成在外围装置16’向用户12播放歌曲播放列表中的歌曲时探测用户12的大脑活动，并且外围装置16’可进一步被配置成基于探测到的大脑活动确定用户12的心理状态(例如，用户12对歌曲的初始响应)，例如，表明用户12是否喜欢向用户12播放的歌曲的心理状态。在替代实施例中，外围装置16’可被配置成当向用户12呈现歌曲的标题时基于探测到的大脑活动来确定用户12的心理状态，尽管人们相信向用户12播放歌曲将唤起用户12的更为发自肺腑的反应，并因此提供用户12对歌曲的反应的更为准确的表明(例如，用户12是否喜欢该歌曲)。在任何情况下，外围装置16’还被配置成基于所确定的用户12的心理状态自动地修改该歌曲播放列表。
例如，如果所确定的心理状态表明用户12喜欢该歌曲，则外围装置16’可以被配置成自动地修改歌曲播放列表以将歌曲保留在歌曲播放列表中(在本示例中为摇滚歌曲1)，如图4B所示，如果所确定的心理状态表明用户12不喜欢该歌曲，则外围装置16’可以被配置成自动地修改歌曲播放列表以从歌曲播放列表(在本示例中为摇滚歌曲1)丢弃掉该歌曲，如图4C所示。此外，如果所确定的心理状态表明用户12喜欢该歌曲，则外围装置16’不仅可以被配置成在歌曲播放列表中保留该歌曲，外围装置16’还可以被配置成在该歌曲播放列表中包括与用户12所喜欢的歌曲(在本示例中为摇滚歌曲51-53)具有相同属性的更多的歌曲，如图4D所示，并且如果所确定的心理状态表明用户12不喜欢该歌曲，则外围装置16’不仅可以被配置成从歌曲播放列表中丢弃掉该歌曲，外围装置16’可以被配置成在歌曲播放列表中包括与用户12不喜欢的歌曲具有相同属性处较少的歌曲(在本示例中为摇滚歌曲4、6和49)，如图4E所示。
用户12的体验也可以由用户12使用外围装置16’上的手动选择或手动输入来单独编程。例如，各种单独的体验(例如阅读、冥想、小睡、观看电视节目、观看现场歌剧或音乐表演、或对任何其他类型的个人体验进行编程的选项)可以通过可选选项的菜单从外围装置16’获得，以便促进、调整、调节和/或校准用户12的心理状态。这种体验可以由用户12选择或单独编程，并且可以通过外围装置16’的图形用户界面通过按钮、标签或图标(例如通过使用代表个人体验的一组选项中的一个的单选按钮或类似的可选选项)来提供。
应当理解，虽然外围装置16’已经被描述为执行以调节用户12的心理状态的方式修改向用户呈现的生活/工作内容所必需的处理，但是这种处理可以在外围装置16’的外部(例如，在无创大脑界面组件14中)执行。
已经描述了心理状态调制系统10’的数据模型的结构、功能和应用，现在将参考图5描述一种操作心理状态调制系统10’的方法150。
最初，用户12可能具有可以是有意识的或潜意识的心理状态(方框152)。在所图示的方法中，该心理状态是负面情绪状态(例如，焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤)，尽管可以设想到如上所述的其他心理状态。大脑界面组件14探测用户12的大脑活动(方框154)。例如，大脑界面组件14可以探测来自大脑并穿过用户12的颅骨的能量(例如，光能或磁能)，并响应于探测到来自用户12的大脑的能量来确定大脑活动。大脑界面组件14(或作为选择，数据库、服务器或云结构20)然后基于探测到的大脑活动确定用户12的负面情绪状态(方框156)。
接下来，外围装置16’确定用户12是否已经连续地处于负面情绪状态并持续特定时间段(方框158)。如果将用户12确定为连续地处于负面情绪状态并持续特定时间段(方框160)，则外围装置16’基于所确定的用户12的心理状态以调制用户12的心理状态的方式向用户12自动地呈现生活/工作内容(例如，流式娱乐媒体，例如音频(例如，音乐)(方框162)。在图示的实施例中，用户12的心理状态被调制以促进积极状态(例如，认知状态)，尽管也设想到了促进如上所述其他心理状态。如果将用户12确定为并未连续地处于所确定的情绪状态并持续特定时间段(方框160)，则外围装置16’并不以调制用户12的心理状态的方式向用户12自动地呈现生活/工作内容，而是返回到方框154。
现在将参考图6描述操作心理状态调制系统10’的另一方法200。方法200与方法150的不同之处在于，大脑界面组件14探测用户12的大脑活动，而外围装置16’向用户12呈现生活/工作内容，并且外围装置16’以调制用户12的心理状态的方式修改向用户12呈现的生活/工作内容。该方法200非常适合于向用户呈现娱乐媒体，并将在背景中进行描述。
最初，外围装置16’向用户12呈现来自娱乐选择列表的娱乐选择(例如，流媒体)(方框202)。在所示方法中，娱乐选择列表是歌曲播放列表，但也可以使用其他类型的娱乐选择列表(例如，视频列表)。在向用户12呈现歌曲播放列表中的歌曲时，大脑界面组件14探测用户12的大脑活动(方框204)。例如，大脑界面组件14可以探测来自大脑并穿过用户12的颅骨的能量(例如，光能或磁能)，并响应于探测到来自用户12的大脑的能量来确定大脑活动。大脑界面组件14(或作为选择，数据库、服务器或云结构20)然后基于探测到的大脑活动确定用户12的表明用户12是否喜欢向用户12呈现的歌曲的心理状态(方框206)。作为一个示例，由大脑界面组件14探测到的用户12的心理状态可以是用户12对于向用户12呈现的歌曲的初始响应。
如果所确定的心理状态表明用户12喜欢呈现给用户12的歌曲(步骤208)，则外围装置16’自动地修改歌曲播放列表以将歌曲保留在歌曲列表中(步骤210a)，并包括与用户12喜欢的歌曲具有相同属性的更多歌曲(步骤212a)。相反，如果所确定的心理状态表明用户12不喜欢呈现给用户12的歌曲(步骤208)，则外围装置16’自动地修改歌曲播放列表以从歌曲播放列表中丢弃掉该歌曲(步骤210b)，并且包括与用户12不喜欢的歌曲具有相同属性的更少的歌曲(步骤212b)。
现在参考图7，将描述根据本发明构建的无创心理健康跟踪系统10”的概括性实施例。心理健康跟踪系统10”与上述无创心理状态调制系统10’的不同之处在于，心理健康跟踪系统10”自动地跟踪用户12的心理健康，其具有调制用户12的心理状态的可选功能，使得在必要时可以监测和改变这种心理状态调制的有效性。
为此，心理健康跟踪系统10”包括被配置成用于探测用户12的大脑活动的无创大脑界面组件14。虽然未示出，但心理健康跟踪系统10”可以可选择地包括数据库、服务器、或云结构20(图1中所示)。无创大脑界面组件14和数据库、服务器或云结构20可以以与上文结合心理状态感知系统10所述相同的方式起作用。
心理健康跟踪系统10”还包括外围心理健康跟踪装置16”(例如，智能手机、平板电脑等)，其被配置成在一段时间内自动地跟踪用户12的心理健康。可选择地，可选择的数据库、服务器或云结构20可以被配置成在一段时间内自动地跟踪用户12的心理健康。外围装置16”或可选择地，数据库、服务器或云结构20可以被配置成用于存储所跟踪的用户12的心理意识以供随后回忆。如由图7中所示的虚线箭头线所示，外围装置16”还可以被可选择地配置成用于以与上文结合外围心理状态调制装置16’所述相同的方式调制用户12的心理状态的方式向用户12自动地呈现生活/工作内容。
在一个实施例中，在一段时间内确定的用户12的心理状态是用户12的负面情绪状态(例如，焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种)。在另一实施例中，在一段时间内确定的用户12的心理状态是用户12的认知状态。在任一情况下，通过外围装置16”(或可选择地，数据库、服务器或云结构20)在一段时间内(例如，一周)跟踪用户12的心理健康可以例如包括确定用户的健康等级、用户在所确定的心理状态方面最好的一天、用户在所确定的心理状态方面最糟糕的一天、用户在所确定的心理状态方面的高点数量、用户在所确定的心理状态方面的低点数量以及所确定的心理状态的一个或多个持续时间中的一种。
如果外围装置16”被配置成在这一段时间期间以调制用户12的心理状态的方式可选择地将生活/工作内容呈现给用户12，则可对在这一段时间内与所跟踪的用户12的健康相关的信息进行分析以评估生活/工作内容相对于所确定的心理状态的有效性。在这种情况下，外围装置16”可选择地被配置成用于修改待呈现给用户12的生活/工作内容以提高其关于所确定的心理状态的有效性，然后在随后的一段时间内将这种修改后的生活/工作内容呈现给用户12。例如，如果所确定的用户12的心理状态是负面情绪状态，则可以修改呈现给用户12的生活/工作内容以提高其促进更为正面的情绪状态的有效性。如果所确定的用户12的心理状态是认知状态，则可以修改呈现给用户12的生活/工作内容以提高其在促进这种认知心理状态方面的有效性。
已经描述了心理状态健康跟踪系统10”的数据模型的结构、功能和应用，现在将参考图8描述一种操作心理状态健康跟踪系统10”的方法250。应当注意的是，方法250被描述为出于改善由外围装置16”提供给用户12的生活/工作内容的目的，跟踪用户12的心理健康，尽管其他替代方法可以出于使用户12或第三人获知用户12的心理健康的目的，简单地跟踪用户12的心理健康。
外围装置16”首先在一段时间(例如，一周)内以调制用户12的心理状态的方式可选择地向用户12呈现生活/工作内容(方框252)。在所示方法中，外围装置16”以促进用户12的积极心理状态(例如，正面情绪状态或认知状态)的方式向用户12呈现生活/工作内容。生活/工作内容可以在这一段时间内连续地或间歇地呈现给用户12。大脑界面组件14在这一段时间期间探测用户12的大脑活动(方框254)。例如，大脑界面组件14可以探测来自大脑并穿过用户12的颅骨的能量(例如，光能或磁能)，并响应于探测到来自用户12的大脑的能量来确定大脑活动。大脑界面组件14(或作为选择，数据库、服务器或云结构20)然后在这一段时间期间基于探测到的大脑活动自动地确定用户12的心理状态(例如，负面情绪状态、正面情绪状态和/或认知状态)(方框256)。
外围装置16(或作为选择，数据库、服务器或云结构20)在这一段时间期间基于在这一段时间期间确定的用户12的心理状态自动地跟踪用户的心理健康，例如，用户的健康等级、用户在所确定的心理状态方面最好的一天、用户在所确定的心理状态方面最糟糕的一天、用户在所确定的心理状态方面的高点数量、用户在所确定的心理状态方面的低点数量以及所确定的心理状态的持续时间(方框258)。然后将与所跟踪的用户12的健康相关的信息存储在存储器中(例如，在外围装置16”或数据库、服务器或云结构20中)(方框260)。
接下来，外围装置16(或作为选择，数据库、服务器或云结构20)评估在这一段时间期间呈现给用户12的生活/工作内容的有效性(方框262)，并基于所评估的在当前时间段期间呈现给用户12的生活/工作内容的有效性，自动地修改待在下一个时间段期间呈现给用户12的生活/工作内容(方框264)。例如，如果所确定的用户12的心理状态是负面情绪状态，则可以修改呈现给用户12的生活/工作内容以提高其在促进更为正面的情绪状态方面的有效性。如果所确定的用户12的心理状态是认知状态，则可以修改呈现给用户12的生活/工作内容以提高其在促进这种认知心理状态方面的有效性。方法250然后返回到方框252并重复。
参考图9，现在将描述系统10a(图1的心理状态感知系统10、图3的心理状态调制系统10’或图7的心理健康跟踪系统10”中的任一个)的物理实现方式。系统10a包括基于光学的无创大脑界面组件14a，其可以例如结合题为“使用锁定相机的脉冲超声调制光学断层扫描(Pulsed Ultrasound Modulated Optical Tomography Using Lock-In Camera)”的美国专利申请No.15/844,370(现为美国专利No.10,335,036)、题为“光学/超声脉冲比增大的脉冲超声调制光学断层扫描(Pulsed Ultrasound Modulated Optical Tomography WithIncreased Optical/Ultrasound Pulse Ratio)”的美国专利申请No.15/844,398(现为美国专利No.10,299,682)、题为“用于基于水浓度确定神经活动的光学探测系统(OpticalDetection System For Determining Neural Activity based on WaterConcentration)”的美国专利申请No.15/844,411(现为美国专利No.10,420,469)、题为“同时探测相位调制光信号的系统和方法(System and Method For SimultaneouslyDetecting Phase Modulated Optical Signals)”的美国专利申请No.15/853,209(现为美国专利No.10,016,137)、题为“使用锁定相机在散射漫射介质中进行准弹道光子光学相干断层扫描的系统和方法(Systems and Methods For Quasi-Ballistic Photon OpticalCoherence Tomography In Diffusive Scattering Media Using a Lock-In Camera)”的美国专利申请No.15/853,538(现为美国专利No.10,219,700)、题为“使用减少的激光脉冲持续时间的超声调制光学断层扫描(Ultrasound Modulating Optical Tomography UsingReduced Laser Pulse Duration)”的美国专利申请No.16/266,818、题为“高度散射介质中的无创光学探测系统和方法(Non-Invasive Optical Detection Systems and Methodsin Highly Scattering Medium)”的美国专利申请No.16/299,067、题为“用于神经解码的无创频域光谱学(Non-Invasive Frequency Domain Optical Spectroscopy For NeuralDecoding)”的美国专利申请No.16/379,090、题为“无创光学探测系统和方法(Non-Invasive Optical Detection System and Method)”的美国专利申请No.16/382,461、题为“光子集成电路中的干涉式频率扫描源和探测器(Interferometric Frequency-SweptSource And Detector In A Photonic Integrated Circuit)”的美国专利申请No.16/392,963、题为“使用基于正交色散的单次光谱域干涉近红外光谱的无创测量系统和方法(Non-Invasive Measurement System and Method Using Single-Shot Spectral-DomainInterferometric Near-Infrared Spectroscopy Based On Orthogonal Dispersion)”的美国专利申请No.16/392,973、题为“具有扫频光源照明的多重散射光的无创光学探测系统和方法(Non-Invasive Optical Detection System and Method Of Multiple-ScatteredLight With Swept Source Illumination)”的美国专利申请No.16/393,002、题为“用于神经解码的无创光学测量系统和方法(Non-Invasive Optical Measurement System andMethod for Neural Decoding)”的美国专利申请No.16/385,265、题为“快速光信号的飞行时间光学测量和解码(Time-Of-Flight Optical Measurement And Decoding Of Fast-Optical Signals)”的美国专利申请No.16/533,133、题为“使用深度分辨光谱探测快速神经信号(Detection Of Fast-Neural Signal Using Depth-Resolved Spectroscopy)”的美国专利申请No.16/565,326、题为“基于空间和时间的扩散相关光谱系统和方法(Spatialand Temporal-Based Diffusive Correlation Spectroscopy Systems and Methods)”的美国专利申请No.16/226,625、题为“漫相关光谱测量系统和方法(Diffuse CorrelationSpectroscopy Measurement Systems and Methods)”的美国临时专利申请No.62/772,584、题为“具有单光子计数相机的无创测量系统(Non-Invasive Measurement Systemswith Single-Photon Counting Camera)”美国专利申请No.16/432,793、题为“使用数字整流和积分的干涉并行探测(Interferometric Parallel Detection Using DigitalRectification and Integration)”的美国临时专利申请No.62/855,360、题为“使用模拟数据压缩的干涉并行探测(Interferometric Parallel Detection Using Analog DataCompression)”的美国临时专利申请No.62/855,380和题为“部分平衡干涉并行探测(Partially Balanced Interferometric Parallel Detection)”的美国临时专利申请No.62/855,405中描述的神经活动探测技术中的任一种或多种，这些美国专利申请被通过引用全部明确地结合到本文中。
大脑界面组件14a包括可穿戴单元22a，该可穿戴单元22a被配置成被应用于用户12，并且在这种情况下，被穿戴在用户12的头部上；和辅助头戴式或非头戴式单元24a(例如，被穿戴在脖子、肩膀、胸部或手臂上)。作为选择，单元24a的功能可被结合到头戴式单元22a中。辅助非头戴式单元24a可被经由有线连接26(例如，电线)联接到头戴式单元22a。作为选择，大脑界面组件14a可以使用非有线连接(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光链路(例如，光纤或红外线(IR))用于向相应的头戴式单元22a和辅助单元24a供电或在相应的头戴式单元22a和辅助单元24a之间进行通信。
头戴式单元22a包括电子或光学部件，例如，一个或多个光源、干涉仪、一个或多个光学探测器(未示出)等、用于将由大脑界面组件14a生成的样本光发射到用户12的头部中的输出端口28a、被配置成从用户12的头部接收神经编码的信号光32的输入端口28b(该信号光随后被进行探测、调制和/或处理以确定用户12的大脑活动)以及包含电子或光学部件的支撑壳体结构34以及端口28a、28b。
支撑壳体结构34可被成形为例如具有香蕉形、头带形、帽形、头盔形、无檐小便帽形、其他帽形或其他可调节且可贴合用户的头部的形状，使得端口28a、28b与头部的外部皮肤密切接触，并且在本示例中，与用户12的头皮密切接触。支撑壳体结构34可以由任何适用的布、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用作特定实现方式的任何其他适用的材料制成。在替代实施例中，光纤(未示出)可以分别从端口28a、28b延伸，从而无需将端口28a、28b紧邻头部的表面布置。在任何情况下，都可以使用指数匹配流体来减少由头戴式单元22a生成的光从头皮的外部皮肤的反射。可以使用粘合剂、条带或带子(未示出)将支撑壳体结构34固定到用户12的头部。
辅助单元24a包括包含控制器38和处理器40的壳体36。控制器38被配置成用于控制头戴式单元22a的操作功能，而处理器40被配置成用于处理由头戴式单元22a获取的神经编码信号光32以探测和定位用户12的大脑活动，以及在未由系统10中的其他处理单元执行的情况下，基于用户12的大脑活动来确定用户12的心理状态。辅助单元24a可以另外包括电源(在是头戴式的情况下，可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向辅助单元24a供电。
外围装置16、生物反馈装置18和数据库、服务器或云结构20的功能可以与上文结合图1的心理状态感知系统10、图3的心理状态调制系统10’或图7的心理健康跟踪系统10”所描述的相同。
外围装置16被经由无线连接42(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝、等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))联接到大脑界面组件14a的辅助单元24a(和/或生物反馈装置18)，用于在外围装置16和大脑界面组件14a(和/或生物反馈装置18)之间进行通信。在替代实施例中，无需生物反馈装置18。作为选择，可以在外围装置16和大脑界面组件14a(和/或生物反馈装置18)之间使用有线连接。
生物反馈装置18被经由有线连接44(例如，电线)联接到大脑界面组件14a(并且在本示例中，联接到辅助单元24a)。作为选择，可以使用非有线连接(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))用于向大脑界面组件14a的辅助单元24a和生物反馈装置18供电或在它们之间进行通信。
数据库、服务器或云结构20可以经由无线连接46(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))联接到大脑界面组件14a的辅助单元24a(和/或外围装置16和生物反馈装置18)用于向生物反馈装置18和数据库、服务器或云结构20供电或在它们之间进行通信。作为选择，可以在数据库、服务器或云结构20与大脑界面组件14a的辅助单元24a(和/或外围装置16和生物反馈装置18)之间使用有线连接。
参考图10，现在将描述另一系统10b(图1的心理状态感知系统10、图3的心理状态调制系统10’或图7的心理健康跟踪系统10”中的任一个)的物理实现方式。系统10b包括基于光学的无创大脑界面组件14b，其可以例如结合题为“包含具有开关构型的双电压源的快速门控光电探测器架构(Fast-Gated Photodetector Architecture Comprising DualVoltage Sources with a Switch Configuration)”的美国非临时专利申请No.16/051,462(现为美国专利No.10,158,038)、题为“包括头架和被配置成可拆卸地附接到头饰的多个独立的光电探测器单元的无创可穿戴大脑界面系统(Non-Invasive Wearable BrainInterface Systems Including a Headgear and a Plurality of Self-ContainedPhotodetector Units Configured to Removably Attach to the Headgear)”的美国专利申请No.16/202,771(现为美国专利No.10,340,408)、题为“堆叠式光电探测器组件(Stacked Photodetector Assemblies)”美国专利申请No.16/283,730(现为美国专利No.10,515,993)、题为“具有堆叠式光电探测器组件的可穿戴系统(Wearable Systemswith Stacked Photodetector Assemblies)”的美国专利申请No.16/544,850、题为“用于时间相关的单光子计数的光电探测器架构(Photodetector Architectures for Time-Correlated Single Photon Counting)”的美国临时专利申请No.62/880,025、题为“用于高效快速门控的光电探测器架构(Photodetector Architectures for Efficient Fast-Gating)”的美国临时专利申请No.62/889,999、题为“具有低功耗时间到数字转换器架构的光电探测器系统(Photodetector Systems with Low-Power Time-To-Digital ConverterArchitectures)”的美国临时专利申请No.62/906,620、题为“光学模块组件(OpticalModule Assemblies)”的美国临时专利申请No.62/979,866、题为“具有可调节的关闭和开启电流转换率的激光二极管驱动器电路(Laser Diode Driver Circuit with AdjustableTurn-Off and Turn-On Current Slew Rates)”的美国临时专利申请No.62/992,486、题为“时间相关信号光子计数中减少干扰的复用技术(Multiplexing Techniques forInterference Reduction in Time-Correlated Signal Photon Counting)”的美国临时专利申请No.62/992,491、题为“SPAD偏差补偿(SPAD Bias Compensation)”的美国临时专利申请No.62/992,493、题为“用于探测时间点扩散函数的测量窗口校准(MeasurementWindow Calibration for Detection of Temporal Point Spread Function)”的美国临时专利申请No.62/992,497、题为“用于确定SPAD和TDC系统的脉冲响应的技术(Techniquesfor Determining Impulse Response of SPAD and TDC Systems)”的美国临时专利申请No.62/992,499、题为“时间相关单光子计数中基于直方图的代码密度特征化和校正(Histogram Based Code Density Characterization and Correction in Time-Correlated Single Photon Counting)”的美国临时专利申请No.62/992,502、题为“光学测量系统中的可选择的分辨率模式(Selectable Resolution Modes in an OpticalMeasurement System)”的美国临时专利申请No.62/992,506、题为“用于SPAD探测器组的分层偏置生成(Hierarchical Bias Generation for Groups of SPAD Detectors)”的美国临时专利申请No.62/992,510、题为“可穿戴的光学测量系统中的运动伪影的探测和去除(Detection and Removal of Motion Artifacts in a Wearable Optical MeasurementSystem)”的美国临时专利申请No.62/992,512、题为“来自高度平行阵列和SPAD的动态范围改进(Dynamic Range Improvement from Highly Parallel Arrays and SPADs)”的美国临时专利申请No.62/992,526、题为“单光子雪崩二极管(SPAD)偏置恒定电荷(Single-Photon Avalanche Diode(SPAD)Bias Constant Charge)”的美国临时专利申请No.62/992,529、题为“基于每像素暗计数率的SPAD ToF系统的校准(Calibration of SPAD ToFSystems Based on Per Pixel Dark Count Rate)”的美国临时专利申请No.62/992,536、题为“光学测量系统中源探测器分离的估计(Estimation of Source-DetectorSeparation in an Optical Measurement System)”的美国临时专利申请No.62/992,543、题为“用于光学测量或混合技术神经记录系统的可穿戴模块，其中模块组件被配置成将多个模块平铺在一起以实现目标和/或完整的头部覆盖(Wearable Module for an OpticalMeasurement or Hybrid Technology Neural Recording System Where the ModuleAssemblies are Configured for Tiling Multiple Modules Together for Targetedand/or Complete Head Coverage)”的美国临时专利申请No.62/992,550、题为“用于脑机界面(BCI)系统的可穿戴装置，其中可穿戴装置包括顺应的耳机固定件(Wearable Devicesfor aBrain Computer Interface(BCI)System Where the Wearable Device IncludesConforming Headset Fixation)”的美国临时专利申请No.62/992,552、题为“用于光学测量系统的可穿戴模块的集成探测器组件(Integrated Detector Assemblies for aWearable Module of an Optical Measurement System)”美国临时专利申请No.62/992,555、题为“用于光学测量的可穿戴模块的集成探测器组件，其中探测器组件包括弹簧加载光管(Integrated Detector Assemblies for a Wearable Module of an OpticalMeasurement Where the Detector Assemblies Include Spring Loaded Light Pipes)”的美国临时专利申请No.62/992,559、题为“用于可穿戴光学测量系统的带有激光耦合的集成光源组件(Integrated Light Source Assembly with Laser Coupling for aWearable Optical Measurement System)”的美国临时专利申请No.62/992,567的中描述的神经活动探测技术中的任一种或多种，这些专利申请被通过引用全部明确结合到本文中。
大脑界面组件14b包括头戴式单元22b，该头戴式单元被配置成被应用于用户12，并且在本示例中，被穿戴在用户12的头部上；和辅助非头戴式单元24b(例如，被穿戴在脖子、肩膀、胸部或手臂上)。作为选择，单元24b的功能可以被结合到头戴式单元22b中，如下所述。辅助非头戴式单元24b可以被经由有线连接26(例如，电线)联接到头戴式单元22b。作为选择，大脑界面组件14b可以使用非有线连接(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))，用于向相应的头戴式单元22b和辅助单元24b供电或在它们之间进行通信。
头戴式单元22b包括被配置成用于生成光脉冲的一个或多个光源48。光源48可以被配置成用于生成处于一个或多个波长下的一个或多个光脉冲，这些光脉冲可被应用于预期目标(例如，大脑内的目标)。光源48可以由任何适用的部件组合来实现。例如，本文描述的光源48可以由任何适用的装置来实现。例如，本文使用的光源可以是例如分布式反馈(DFB)激光器、超发光二极管(SLD)、发光二极管(LED)、二极管泵浦固态(DPSS)激光器、激光二极管(LD)、超辐射发光二极管(sLED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、钛蓝宝石激光器、微型发光二极管(mLED)和/或任何其他适用的激光或光源。
头戴式单元22b包括多个光电探测器单元50，例如，其包括被配置成用于探测每个光脉冲中的单个光子(即，光能的单个粒子)的单光子雪崩二极管(SPAD)。例如，这些敏感光电探测器单元的阵列可以记录响应于施加由光源48生成的一个或多个光脉冲而从大脑内的组织反射的光子。基于光子由光电探测器单元探测到所花费的时间，可以确定或推断出大脑的神经活动和其他属性。
采用SPAD的特性的光电探测器单元能够以非常高的到达时间分辨率(几十皮秒)捕获单个光子。当光子被SPAD吸收时，它们的能量释放束缚电荷载流子(电子和空穴)，这些束缚电荷载流子然后成为自由载流子对。在存在由施加到二极管的反向偏置电压产生的电场的情况下，这些自由载流子被加速通过SPAD的被称为倍增区的一个区域。当自由载流子穿过该倍增区时，它们会与束缚在半导体的原子晶格中的其他载流子发生碰撞，从而通过被称为碰撞电离的过程生成更多的自由载流子。这些新的自由载流子也被所施加的电场加速并生成更多的自由载流子。该雪崩事件可被探测到并被用于确定光子的到达时间。为了能够探测到单个光子，SPAD被偏置反向偏置电压，该反向偏置电压的幅值大于其击穿电压的幅值，该击穿电压是偏置电平，高于该偏置电平，自由载流子生成会变得自我维持并导致失控的雪崩。SPAD的这种偏置被称为装备该装置。当对SPAD进行装备时，由吸收单个光子产生的单个自由载流子可产生失控的雪崩，从而导致容易探测到的宏观电流。
将认识到，在一些替代实施例中，头戴式单元22b可包括单个光源48和/或单个光电探测器单元50。例如，大脑界面系统14b可被用于控制单个光路并用于将光电探测器像素测量值转化为代表大脑组织区域的光学特性的强度值。在一些替代实施例中，头戴式单元22b不包括单独的光源。相反，被配置成生成由光电探测器探测到的光的光源可被包括在大脑界面系统14b中的其他位置。例如，光源可被包括在辅助单元24b中。
头戴式单元22b还包括支撑壳体结构52，其包含光源48、光电探测器单元50和其他电子或光学部件。如下文将进一步详细描述的那样，支撑壳体结构52可被成形为例如具有香蕉形、头带形、帽形、头形、无檐小便帽形、其他帽形、或其他可调节且可贴合用户头部的形状，使得光电探测器单元50与头部的外部皮肤密切接触，并且在本示例中，与用户12的头皮密切接触。支撑壳体结构52可以由任何适用的布、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料。
辅助单元24b包括包含控制器38和处理器40的壳体36。控制器38被配置成控制头戴式单元22b的操作功能，而处理器40被配置成处理由头戴式单元22b获取的光子，以探测和定位用户12的大脑活动，以及在不由系统10b中的其他处理单元执行的情况下，基于用户12的大脑活动来确定用户12的心理状态。辅助单元24b可以另外包括电源(在头戴式的情况下，可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向辅助单元24b供电。
外围装置16、生物反馈装置18和数据库、服务器或云结构20的功能可以与上文结合图1的心理状态感知系统10、图3的心理状态调制系统10’或图7的心理健康跟踪系统10”所描述的相同。
外围装置16被经由无线连接42(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝、等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))联接到大脑界面组件14b的辅助单元24b(和/或生物反馈装置18)，用于在外围装置16和大脑界面组件14b(和/或生物反馈装置18)之间进行通信。作为选择，可在外围装置16和大脑界面组件14c(和/或生物反馈装置18)之间使用有线连接。
生物反馈装置18被经由有线连接44(例如，电线)联接到大脑界面组件14b(在本示例中，被联接到辅助单元24b)。在替代实施例中，不需要生物反馈装置18。作为选择，可以使用非有线连接(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))，用于向大脑界面组件14c的相应辅助单元24b和生物反馈装置18供电或在它们之间进行通信。
数据库、服务器或云结构20可被经由无线连接46(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))联接到大脑界面组件14b的辅助单元24b(和/或外围装置16和生物反馈装置18)，用于向生物反馈装置18和数据库、服务器或云结构20供电或在它们之间进行通信。作为选择，可以在数据库、服务器或云结构20与大脑界面组件14b的辅助单元24b(和/或外围装置16和生物反馈装置18)之间使用有线连接。
现在参考图11A-11D，将描述大脑界面组件14b的不同实施例。如上所述，这种大脑界面组件14b可以无线地或经由有线与外围装置16、生物反馈装置18和数据库、服务器、云结构20通信。在替代实施例中，不需要生物反馈装置18。下面描述的每个大脑界面组件14b包括头戴式单元22b，其具有多个光电探测器单元50和其中嵌置有光电探测器单元50的支撑壳体结构52。每个光电探测器单元50可以包括例如SPAD、电压源、电容器、开关和探测光子所需的任何其他电路部件(未示出)。每个大脑界面组件14b还可以包括用于生成光脉冲的一个或多个光源(未示出)，尽管在一些情况下这种光的源可以来自环境光。每个大脑界面组件14b还可以包括控制/处理单元54，例如控制电路、时间-数字(TDC)转换器和信号处理电路，该信号处理电路用于控制光电探测器单元50和任何光源的操作功能并且处理由光电探测器单元50获取的光子以探测和定位用户12的大脑活动。如下文将进一步详细描述的那样，控制/处理单元54可以被包含在头戴式单元22b中或可以被结合到独立的辅助单元中。如下文将阐述的那样，支撑壳体结构52可以被成形为例如具有香蕉形、头带形、帽形、头盔形、无檐小便帽形、其他帽形、或其他形状可调整并且适合于用户的头部的形状，使得光电探测器单元50与头部的外部皮肤密切接触，以及在本示例中，与用户12的头皮密切接触。
如图11A所示，大脑界面组件14b(1)包括头戴式单元22b(1)和经由电源线58联接到头戴式单元22b(1)的电源56。头戴式单元22b(1)包括光电探测器单元50(被示出为50-1至50-12)和控制/处理单元54a。头戴式单元22b(1)还包括呈包含光电探测器单元50和控制/处理单元54a的帽的形式的支撑壳体结构52a。帽52a的材料可以从任何适用的布、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料进行选择。电源56可以由电池和/或任何其他类型的电源来实现，这些电源被配置成经由电源线58向光电探测器单元50、控制/处理单元54a和被包括在大脑界面组件22b(1)内的任何其他部件提供操作电源。头戴式单元22b(1)可选择地包括形成在帽52a中的顶部或其他突起60，用于提供承载控制/处理单元54a的装置。
如图11B所示，大脑界面组件14b(2)包括头戴式单元22b(2)和经由有线连接62联接到头戴式单元22b(2)的控制/处理单元54b。头戴式单元22b(2)包括光电探测器单元50(被示出为50-1至50-4)以及呈包含光电探测器单元50的头盔的形式的支撑壳体结构52b。用于头盔52b的材料可以从任何适用的聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料中选择。与包含在头戴式单元22b(1)中的图11A中所示的大脑界面组件14b(1)的控制/处理单元54a不同，控制/处理单元54b是独立的，并且可以呈用于被穿戴在用户12的肩部上的服装(例如，马甲、局部马甲或背带)的形式。独立的控制/处理单元54b可以另外包括电源(在是头戴式的情况下，其可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向独立的控制/处理单元54b供电。
如图11C所示，大脑界面组件14b(3)包括头戴式单元22b(3)和被经由电源线58联接到头戴式单元22b(3)的电源56。头戴式单元22b(3)包括光电探测器单元50(被示出为50-1至50-12)和控制/处理单元54c。头戴式单元22b(3)还包括呈无檐小便帽的形式的支撑壳体结构52c，该支撑壳体结构52c包含光电探测器单元50和控制/处理单元54c。用于无檐小便帽52c的材料可被从任何适用的布、软聚合物、塑料和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料中选择。电源56可以由电池和/或任何其他类型的电源来实现，该电源被配置成经由有线连接58向光电探测器单元50、控制/处理单元54c和被包括在大脑界面组件22b(3)内的任何其他部件提供操作电源。
如图11D所示，大脑界面组件14b(4)包括头戴式单元22b(4)和经由有线连接62联接到头戴式单元22b(4)的控制/处理单元54d。头戴式单元22b(4)包括光电探测器单元50(被示出为50-1至50-4)和呈包含光电探测器单元50的头带的形式的支撑壳体结构52d。用于头带52d的材料可以从任何适用的布、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料中选择。控制/处理单元54d是独立的，并且可以呈被穿戴在用户12的肩膀上的服装(例如，马甲、局部马甲或背带)的形式。独立的控制/处理单元54d还可以包括电源(在是头戴式的情况下，其可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向独立的控制/处理单元54d供电。
参考图12，现将描述另一系统10c(图1的心理状态感知系统10、图3的心理状态调制系统10’或图7的心理健康跟踪系统10”中的任一个)的物理实现。系统10c包括基于磁性的无创大脑界面组件14c，其可以例如结合题为“磁场测量系统及制作和使用方法(Magnetic Field Measurement Systems and Methods of Making and Using)”的美国专利申请No.16,428,871、题为“使用可变动态范围光学磁力计的磁场测量系统和方法(Magnetic Field Measurement System and Method of Using Variable Dynamic RangeOptical Magnetometers)”的美国专利申请No.16/418,478、题为“用于原子磁力测量的集成气室和光学部件以及制造和使用方法(Integrated Gas Cell and Optical Componentsfor Atomic Magnetometry and Methods for Making and Using)”的美国专利申请No.16/418,500、题为“磁场测量系统的磁场整形组件(Magnetic Field ShapingComponents for Magnetic Field Measurement Systems)”的美国专利申请No.16/457,655、题为“使用磁流体进行紧凑型脑磁图(MEG)的动态磁屏蔽和波束成形(DynamicMagnetic Shielding and Beamforming Using Ferrofluid for CompactMagnetoencephalography(MEG))”的美国专利申请No.16/456,975、题为“用于增强型动态范围脑磁图(MEG)系统和方法的神经反馈回路滤波器(Neural Feedback Loop Filtersfor Enhanced Dynamic Range Magnetoence-phalography(MEG)Systems and Methods)”的美国专利申请No.16/752,393、题为“具有幅度选择磁屏蔽的磁场测量系统(MagneticField Measurement System with Amplitude-Selective Magnetic Shield)”的美国专利申请No.16/741,593、题为“用于脑磁图(MEG)探测系统和方法的集成磁力计阵列(Integrated Magnetometer Arrays for Magnetoencephal-ography(MEG)DetectionSystems and Methods)”的美国临时专利申请No.62/858,636、题为“抑制脑磁图(MEG)测量中的非神经干扰的系统和方法(Systems and Methods for Suppression of Non-NeuralInterferences in Magnetoencephalography(MEG)Measurement-s)”的美国临时专利申请No.62/836,421、题为“用于脑磁图(MEG)的有源屏蔽阵列(Active Shield Arrays forMagnetoencephalography(MEG))”的美国临时专利申请No.62/842,818、题为“磁力计的复用或交错操作的系统和方法(Systems and Methods for Multiplexed or InterleavedOperation of Magnetometers)”的美国临时专利申请No.62/926,032、题为“具有分束器的光学磁力计阵列的系统和方法(Systems and Methods having an Optical MagnetometerArray with Beam Splitters)”的美国临时专利申请No.62/896,929、题为“用于脑磁图(MEG)的快速场调零的方法和系统(Methods and Systems for Fast Field Zeroing forMagnetoencephalography(MEG))”的美国临时专利申请No.62/960,548、题为“用于包括磁力计阵列的可穿戴传感器单元的单一控制器(Single Controller for Wearable SensorUnit that Includes an Array Of Magnetometers)”的美国临时专利申请No.62/967,787、题为“由包括一个或多个磁力计的可穿戴传感器单元的光电探测器测量电流输出的系统和方法(Systems and Methods for Measuring Current Output By a Photodetectorof a Wearable Sensor Unit that Includes One or More Magnetometers)”的美国临时专利申请No.62/967,797、题为“用于包括一个或多个磁力计的可穿戴传感器单元的接口配置(Interface Configurations for a Wearable Sensor Unit that Includes One orMore Magnetometers)”的美国临时专利申请No.62/967,803、题为“在远离光的传输路径的磁力计的蒸汽池内浓缩碱金属的系统和方法(Systems and Methods for ConcentratingAlkali Metal Within a Vapor Cell of a Magnetometer Away from a Transit Pathof Light)”的美国临时专利申请No.62/967,804、题为“用于磁场测量系统的磁场发生器(Magnetic Field Generator for a Magnetic Field Measurement System)”的美国临时专利申请No.62/967,813、题为“用于磁场测量系统的磁场发生器(Magnetic FieldGenerator for a Magnetic Field Measurement System)”的美国临时专利申请No.62/967,818、题为“包括具有磁场发生器的多个可穿戴传感器单元的磁场测量系统(MagneticField Measurement Systems Including a Plurality of Wearable Sensor UnitsHaving a Magnetic Field Generator)”的美国临时专利申请No.62/967,823、题为“使用可穿戴系统提高大脑磁场测量精度的磁通门偏移和增益漂移的自我校准(Self-Calibration of Flux Gate Offset and Gain Drift To Improve MeasurementAccuracy of Magnetic Fields from the Brain Using a Wearable System)”的美国临时专利申请No.62/975,709、题为“使用可穿戴MEG系统对大脑磁场进行超精细测量的嵌套和并行反馈控制回路(Nested and Parallel Feedback Control Loops for Ultra-FineMeasurements of Magnetic Fields from the Brain Using a Wearable MEG System)”的美国临时专利申请No.62/975,693、题为“根据直接测量估计多个距离处的磁场以使精细传感器能够使用可穿戴系统测量大脑磁场(Estimating the Magnetic Field atDistances from Direct Measurements to Enable Fine Sensors to Measure theMagnetic Field from the Brain Using a Wearable System)”的美国临时专利申请No.62/975,719、题为“利用麦克斯韦方程组和几何来降低使用可穿戴MEG系统对大脑磁场进行超精细测量的噪声的算法(Algorithms that Exploit Maxwell’s Equations andGeometry to Reduce Noise for Ultra-Fine Measurements of Magnetic Fields fromthe Brain Using a Wearable MEG System)”的美国临时专利申请No.62/975,723、题为“反馈控制和估计磁场以使可穿戴系统能够测量大脑磁场的最好方法(Optimal Methodsto Feedback Control and Estimate Magnetic Fields to Enable a Wearable Systemto Measure Magnetic Fields from the Brain)”的美国临时专利申请No.62/975,727以及题为“磁力计的两级磁屏蔽(Two Level Magnetic Shielding of Magnetometers)”的美国临时专利申请No.62/983,406中描述的神经活动探测技术中的任一种或多种，这些美国专利申请被通过引用全部明确结合到本文中。
(图12中所示的)大脑界面组件14c包括脑磁图(MEG)头戴式单元22c，其被配置成被应用于用户12，并且在本示例中，被穿戴在用户12的头部上；和辅助非头戴式单元24c(例如，被穿戴在脖子、肩膀、胸部或手臂上)。作为选择，单元24c的功能可被结合到头戴式单元22c中，如下所述。辅助非头戴式单元24c可以经由有线连接26(例如，电线)联接到头戴式单元22c。作为选择，大脑界面组件14c可以使用非有线连接(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))用于向相应的头戴式单元22c和辅助单元24c供电或在它们之间进行通信。
头戴式单元22c包括：多个光泵磁力计(OPM)64或其他适用的磁力计，用以测量来自用户12的大脑的生物生成的磁场；以及无源屏蔽66(和/或通量集中器)。通过将无源屏蔽66放置在用户12的头部上方，从无源屏蔽66外部的区域产生的环境背景磁场被大大减少，并且磁力计64可以测量或探测来自由于环境背景磁场的减少而在用户12的大脑中发生的活动的磁场。
OPM被用在光学磁力测量系统中，该光学磁力测量系统用于探测通过人类的头部传播的磁场。光学磁力测量可以包括使用光学方法以非常高的精度—约为1x10-15特斯拉—测量磁场。因其高灵敏度而特别令人感兴趣的是，OPM可被用在光学磁力测量中以测量弱磁场。(地球磁场通常为约50微特斯拉)。至少在某些系统中，OPM具有碱性蒸气气室，该气室包含(取决于温度)呈气态、液态或固态的组合的碱金属原子。气室可包含淬火气体、缓冲气体或专用的抗松弛涂层或其任何组合。气室的大小可以为几分之一毫米到几厘米不等，从而使得OPM的实用性能够与可穿戴的无创大脑界面装置一起使用。
头戴式单元22c还包括支撑壳体结构68，其包含OPM 64、无源屏蔽66和其他电子或磁性部件。如下文将进一步详细描述的那样，支撑壳体结构68可被成形为例如具有香蕉形、头带形、帽形、头盔形、无檐小便帽形、其他帽形或其他可调节和贴合用户头部的形状，使得OPM 64与头部的外部皮肤密切接触，并且在本示例中，与用户12的头皮密切接触。支撑壳体结构68可以由任何适用的布、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料。
辅助单元24c包括包含控制器38和处理器40的壳体36。控制器38被配置成控制头戴式单元22c的操作功能，而处理器40被配置成处理由头戴式单元22c探测到的磁场以探测和定位用户12的大脑活动，以及在不由系统10c中的其他处理单元执行的情况下，基于用户12的大脑活动来确定用户12的心理状态。辅助单元24c可以另外包括电源(在是头戴式的情况下，可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向辅助单元24c供电。
外围装置16、生物反馈装置18和数据库、服务器或云结构20的功能可以与上文结合图1的心理状态感知系统10、图3的心理状态调制系统10’或图7的心理健康跟踪系统10”所描述的相同。
外围装置16被经由无线连接42(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝、等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))联接到大脑界面组件14c的辅助单元24c(和/或生物反馈装置18)，用于在外围装置16和大脑界面组件14c(和/或生物反馈装置18)之间进行通信。在替代实施例中，不需要生物反馈装置18。作为选择，可以在外围装置16和大脑界面组件14c(和/或生物反馈装置18)之间使用有线连接。
生物反馈装置18被经由有线连接44(例如，电线)联接到大脑界面组件14c(在本示例中，被联接到辅助单元24c)。作为选择，可以使用非有线连接(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))，用于向大脑界面组件14c的辅助单元24c和生物反馈装置18供电或者在它们之间进行通信。
数据库、服务器或云结构20可以被经由无线连接46(例如，无线射频(RF)信号(例如，蓝牙、Wifi、蜂窝等)或光学链路(例如，光纤或红外线(IR))联接到大脑界面组件14c的辅助单元24c(和/或外围装置16和生物反馈装置18)，用于向生物反馈装置18和数据库、服务器或云结构20供电或在它们之间进行通信。作为选择，可以在数据库、服务器或云结构20与大脑界面组件14c的辅助单元24c(和/或外围装置16和生物反馈装置18)之间使用有线连接。
现在参考图13A-13C，将描述大脑界面组件14c的不同实施例。如上所述，这种大脑界面组件14c可以无线地或经由线材与外围装置16、生物反馈装置18和数据库、服务器、云结构20通信。下面描述的每个大脑界面组件14c包括具有多个OPM 64、无源屏蔽66和嵌置有OPM 64和无源屏蔽66的支撑壳体结构68的头戴式单元22c。每个大脑界面组件14c还可以包括控制/处理单元70，用于控制OPM 64的操作功能并处理由OPM 64探测到的磁场以探测和定位用户12的大脑活动。如下文将进一步详细描述的那样，控制/处理单元70可被包含在头戴式单元22c中或可被结合到独立的辅助单元中。如下文将阐述的那样，支撑壳体结构68可以被成形为例如具有香蕉形、头带形、帽形、头盔形、无檐小便帽形、其他帽形或其他可调节且适合用户头部的形状，使得磁力计64与头部的外部皮肤密切接触，并且在本示例中，与用户12的头皮密切接触。
如图13A所示，大脑界面组件14c(1)包括头戴式单元22c(1)和被经由有线连接74联接到头戴式单元22c(1)的电源72。头戴式单元22c(1)包括OPM 64(被示出为64-1到64-12)和控制/处理单元70a。头戴式单元22c(1)还包括呈头盔的形式的支撑壳体结构68a，该支撑壳体结构68a包含OPM 64、无源屏蔽66和控制/处理单元70a。头盔68a的材料可以选自任何适用的布料、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他适用的材料。电源72可以由电池和/或任何其他类型的电源实现，这些电源被配置成经由有线连接74向磁力计64、控制/处理单元70a和被包括在大脑界面组件22c(1)内的任何其他部件提供操作电源。头戴式单元22c(1)可选择地包括被固定到头盔68a的把手76，用于提供承载该头戴式单元22c(1)的便利装置。
如图13B所示，大脑界面组件14c(2)包括头戴式单元22c(2)和被经由有线连接78联接到头戴式单元22c(2)的控制/处理单元70b。头戴式单元22c(2)包括OPM 64(被示出为64-1到64-12)以及呈头盔的形式的支撑壳体结构68c，该支撑壳体结构68c包含OPM 64和无源屏蔽66。头盔68c的材料可以从任何合适的布料、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方式的任何其他合适的材料中选择。与被包含在头戴式单元22c(1)中的图11A中所示的大脑界面组件14c(1)的控制/处理单元70a不同，控制/处理单元70b是独立的，并且可以呈用于被穿戴在用户12的肩膀上的服装(例如，马甲、局部马甲或背带)的形式。独立的控制/处理单元70b可以另外包括电源(在是头戴式的情况下，可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向独立的控制/处理单元70b供电。头戴式单元22c(1)可选择地包括形成在头盔68c中的顶部或其他突起80，用于提供承载控制/处理单元70b’的装置。
如图13C所示，大脑界面组件14c(3)包括头戴式单元22c(3)和控制/处理单元70c。头戴式单元22c(3)包括OPM 64(被示出为64-1至64-12)以及呈棒球帽的形式的支撑壳体结构68c，该支撑壳体结构68c包含OPM 64和无源屏蔽66。棒球帽68c的材料可以从任何合适的布料、软聚合物、塑料、硬壳和/或可用于特定的实现方案的任何其他合适的材料中选择。控制/处理单元70c是独立的，并且可以呈被穿戴在用户12的脖子周围的衣服(例如，围巾)的形式。独立的控制/处理单元70c可以另外包括电源(在是头戴式的情况下，可以呈可充电或不可充电电池的形式)、具有输入/输出功能的控制面板、显示器和存储器。作为选择，可以无线地(例如，通过感应)向独立的控制/处理单元70c供电。
尽管已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是应当理解，并不旨在将本发明限制于优选实施例，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是可以作出多种改变和修改，而并不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明旨在覆盖可被包括在由权利要求限定的本发明的精神和范围内的替代方案、修改和等效方案。
Claims (92)
1.一种娱乐系统，包括：
外围装置，所述外围装置被配置成用于向处于正常的生活和工作环境中的用户呈现娱乐选择列表的内容；
无创大脑界面组件，所述无创大脑界面组件被配置成用于在所述外围装置向处于所述正常的生活和工作环境中的所述用户呈现所述娱乐选择列表中的娱乐选择时，探测所述用户的大脑活动；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成基于探测到的大脑活动来确定所述用户的心理状态，并且响应于所确定的所述用户的心理状态，自动地修改所述娱乐选择列表。
2.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，向所述用户呈现所述娱乐选择包括向所述用户呈现所述娱乐选择的内容。
3.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，向所述用户呈现所述娱乐选择包括向所述用户呈现所述娱乐选择的标题。
4.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所述娱乐选择列表包括歌曲播放列表。
5.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所确定的所述用户的心理状态表明所述用户是否喜欢呈现给所述用户的娱乐选择。
6.如权利要求5所述的娱乐系统，
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则所述至少一个处理器被配置成自动地修改所述娱乐选择列表以将所述娱乐选择保留在所述娱乐选择列表中；以及
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户不喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则所述至少一个处理器被配置成自动地修改所述娱乐选择列表以从所述娱乐选择列表中丢弃掉所述娱乐选择。
7.如权利要求6所述的娱乐系统，
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则至少一个处理器还被配置成自动地修改所述娱乐选择列表以在所述娱乐选择列表中包括与所述用户喜欢的娱乐选择具有相同属性的更多娱乐选择；和
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户不喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则所述至少一个处理器被进一步配置成自动地修改所述娱乐选择列表以在所述娱乐选择列表中包括与所述用户不喜欢的娱乐选择具有相同属性的较少的娱乐选择。
8.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所确定的所述用户的心理状态包括所述用户对于呈现给所述用户的娱乐选择的初始响应。
9.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所述外围装置被配置成向所述用户顺序地呈现所述娱乐选择列表的内容。
10.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所述外围装置被配置成通过将所述娱乐选择列表的内容流式传输给所述用户来顺序地向所述用户呈现所述娱乐选择列表的内容。
11.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所述无创大脑界面组件是光学测量组件和磁性测量组件中的一种。
12.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所述无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，所述至少一个探测器被配置成用于探测来自所述用户的大脑的能量；以及处理电路，所述处理电路被配置成用于响应于探测到来自所述用户的大脑的能量来识别所述大脑活动。
13.如权利要求12所述的娱乐系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述至少一个探测器的头戴式单元。
14.如权利要求13所述的娱乐系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述处理电路的辅助非头戴式单元。
15.如权利要求1所述的娱乐系统，其中，所述至少一个处理器的至少一部分被包含在所述外围装置中。
16.一种在用户处于正常的生活和工作环境中时娱乐所述用户的方法，包括：
向所述用户呈现娱乐选择列表中的娱乐选择；
在将所述娱乐选择列表中的娱乐选择呈现给所述用户时，探测所述用户的大脑活动；
基于探测到的大脑活动确定所述用户的心理状态；以及
响应于所确定的所述用户的心理状态自动地修改所述娱乐选择列表。
17.如权利要求16所述的方法，其中，向所述用户呈现所述娱乐选择包括向所述用户呈现所述娱乐选择的内容。
18.如权利要求16所述的方法，其中，向所述用户呈现所述娱乐选择包括向所述用户呈现所述娱乐选择的标题。
19.如权利要求16所述的方法，其中，所述娱乐选择列表包括歌曲播放列表。
20.如权利要求16所述的方法，其中，所确定的所述用户的心理状态表明所述用户是否喜欢呈现给所述用户的娱乐选择。
21.如权利要求20所述的方法，
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则自动地修改所述娱乐选择列表，以将所述娱乐选择保留在所述娱乐选择列表中；以及
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户不喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则自动地修改所述娱乐选择列表以从所述娱乐选择列表中丢弃掉所述娱乐选择。
22.如权利要求21所述的方法，
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则进一步自动地修改所述娱乐选择列表，以在所述娱乐选择列表中包括与所述用户喜欢的所述娱乐选择具有相同属性的更多娱乐选择；以及
其中，如果所确定的心理状态表明所述用户不喜欢呈现给所述用户的娱乐选择，则进一步自动地修改所述娱乐选择列表，以在所述娱乐选择列表中包括与所述用户不喜欢的所述娱乐选择具有相同属性的较少的娱乐选择。
23.如权利要求15所述的方法，其中，所确定的所述用户的心理状态包括所述用户对于呈现给所述用户的娱乐选择的初始响应。
24.如权利要求15所述的方法，其中，所述方法还包括向所述用户顺序地呈现所述娱乐选择列表的内容。
25.如权利要求15所述的方法，其中，向所述用户顺序地呈现所述娱乐选择列表的内容包括向所述用户流式传输所述娱乐选择列表。
26.如权利要求15所述的方法，其中，探测所述用户的大脑活动包括光学地探测所述用户的大脑活动并且磁性地探测所述用户的大脑活动中的一种。
27.一种心理状态调制系统，包括：
外围装置，所述外围装置被配置成用于向处于正常的生活和工作环境中的所述用户呈现生活/工作内容；
无创大脑界面组件，所述无创大脑界面组件被配置成用于探测所述用户在正常的生活和工作环境中的大脑活动；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成用于基于探测到的大脑活动确定所述用户的心理状态，并且响应于所确定的所述用户的心理状态，自动地指令所述外围装置以调制所述用户的心理状态的方式呈现所述生活/工作内容。
28.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件被配置成在所述外围装置向所述用户呈现所述生活/工作内容时探测所述用户的大脑活动，并且所述至少一个处理器被配置成响应于所确定的所述用户的心理状态，自动地指令所述外围装置以调制所述用户的心理状态的方式修改呈现给所述用户的生活/工作内容。
29.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所确定的所述用户的心理状态是消极心理状态，并且所述用户的心理状态被调制成促进所述用户的积极心理状态。
30.如权利要求29所述的心理状态调制系统，其中，所确定的所述用户的心理状态是焦虑，并且所述用户的积极心理状态是放松。
31.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所确定的所述用户的心理状态是情绪状态，并且所述用户的心理状态被调制成促进所述用户的认知状态。
32.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所述生活/工作内容包括娱乐媒体。
33.如权利要求32所述的心理状态调制系统，其中，所述娱乐媒体包括音频。
34.如权利要求32所述的心理状态调制系统，其中，所述娱乐媒体包括流媒体。
35.如权利要求34所述的心理状态调制系统，其中，所述流媒体包括音乐。
36.如权利要求29所述的心理状态调制系统，其中，所述外围装置被配置成被手动编程为具有所述积极心理状态。
37.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件是光学测量组件和磁性测量组件中的一种。
38.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，所述至少一个探测器被配置成用于探测来自所述用户的大脑的能量；以及处理电路，所述处理电路被配置成用于响应于探测到的来自所述用户的大脑的能量来识别所述大脑活动。
39.如权利要求38所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述至少一个探测器的头戴式单元。
40.如权利要求39所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述处理电路的辅助非头戴式单元。
41.如权利要求27所述的心理状态调制系统，其中，所述至少一个处理器的至少一部分被包含在所述外围装置中。
42.一种在用户处于正常的生活和工作环境中时调制所述用户的心理状态的方法，包括：
探测所述用户的大脑活动；
基于探测到的大脑活动确定所述用户的心理状态；以及
响应于所确定的所述用户的情绪状态以调制所述用户的心理状态的方式自动地向所述用户呈现生活/工作内容。
43.如权利要求42所述的方法，其中，在向所述用户呈现所述用户的生活/工作内容时探测所述用户的大脑活动，并且响应于所确定的所述用户的心理状态以调制所述用户的心理状态的方式自动地修改呈现给所述用户的生活/工作内容。
44.如权利要求42所述的方法，其中，所确定的所述用户的心理状态是消极心理状态，并且所述用户的心理状态被调制成促进所述用户的积极心理状态。
45.如权利要求44所述的方法，其中，所确定的所述用户的心理状态是焦虑，并且所述用户的积极心理状态是放松。
46.如权利要求42所述的方法，其中，所确定的所述用户的心理状态是情绪状态，并且所述用户的心理状态被调制成促进所述用户的认知状态。
47.如权利要求42所述的方法，其中，所述生活/工作内容包括娱乐媒体。
48.如权利要求47所述的方法，其中，所述娱乐媒体包括音频。
49.如权利要求47所述的方法，其中，所述娱乐媒体包括流媒体。
50.如权利要求49所述的方法，其中，所述流媒体包括音乐。
51.如权利要求42所述的方法，其中，探测所述用户的大脑活动包括光学地探测所述用户的大脑活动和磁性地探测所述用户的大脑活动中的一种。
52.一种心理状态调制系统，包括：
外围装置，所述外围装置被配置成用于向处于正常的生活和工作环境中的用户呈现生活/工作内容；
无创大脑界面组件，所述无创大脑界面组件被配置成用于在所述用户处于所述正常的生活和工作环境中时探测所述用户的大脑活动；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成基于探测到的大脑活动来确定所述用户的负面情绪状态，并且响应于所确定的所述用户的负面情绪状态，自动地指令所述外围装置以促进所述用户的认知状态的方式向所述用户呈现所述生活/工作内容。
53.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件被配置成用于在所述外围装置向所述用户呈现所述生活/工作内容时探测所述用户的大脑活动，并且所述至少一个处理器被配置成响应于所确定的所述用户的负面情绪状态，自动地指令所述外围装置以促进所述用户的认知状态的方式修改呈现给所述用户的生活/工作内容。
54.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述至少一个处理器被进一步配置成用于确定所述用户连续地处于所述情绪状态并持续特定的时间段，所述至少一个处理器被配置成用于仅自动地指令所述外围装置只有确定所述用户连续地处于所述负面情绪状态并持续所述特定的时间段，才向所述用户呈现所述生活/工作内容。
55.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述负面情绪状态包括焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种。
56.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述生活/工作内容包括娱乐媒体。
57.如权利要求56所述的心理状态调制系统，其中，所述娱乐媒体包括音乐。
58.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述外围装置被配置成被手动编程为具有所述认知状态。
59.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件是光学测量组件和磁性测量组件中的一种。
60.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，所述至少一个探测器被配置用于探测来自所述用户的大脑的能量；以及处理电路，所述处理电路被配置成用于响应于探测到来自所述用户的大脑的能量来识别所述大脑活动。
61.如权利要求60所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述至少一个探测器的头戴式单元。
62.如权利要求61所述的心理状态调制系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述处理电路的辅助非头戴式单元。
63.如权利要求52所述的心理状态调制系统，其中，所述至少一个处理器的至少一部分被包含在所述外围装置中。
64.一种在用户处于正常的生活和工作环境中时调制所述用户的心理状态的方法，包括：
探测所述用户的大脑活动；
基于探测到的大脑活动确定所述用户的负面情绪状态；以及
响应于所确定的所述用户的负面情绪状态，以促进所述用户的认知状态的方式自动地向所述用户呈现生活/工作内容。
65.如权利要求64所述的方法，其中，在向所述用户呈现所述生活/工作内容时探测所述用户的大脑活动，并且响应于所确定的所述用户的负面情绪状态，以促进所述用户的认知状态的方式修改呈现给所述用户的生活/工作内容。
66.如权利要求64所述的方法，其中，所述方法还包括确定所述用户连续地处于所述负面情绪状态并持续特定的时间段内，只有确定所述用户在所述特定的时间段内持续处于所述负面情绪状态，才向所述用户呈现所述生活/工作内容。
67.如权利要求64所述的方法，其中，所述负面情绪状态包括焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种。
68.如权利要求64所述的方法，其中，所述生活/工作内容包括娱乐媒体。
69.如权利要求68所述的方法，其中，所述娱乐媒体包括音乐。
70.如权利要求64所述的方法，其中，探测所述用户的大脑活动包括光学地探测所述用户的大脑活动和磁性地探测所述用户的大脑活动中的一种。
71.一种心理健康追踪系统，包括：
无创大脑界面组件，所述无创大脑界面组件被配置成用于在所述用户处于正常的生活和工作环境中时，在一段时间内探测所述用户的大脑活动；
至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成用于基于探测到的大脑活动确定所述用户在所述一段时间内的心理状态，并基于所确定的心理状态自动地跟踪所述用户在所述一段时间内的健康状况；和
存储器，所述存储器被配置成用于存储所跟踪的所述用户的健康状况。
72.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，所确定的心理状态是所述用户的情绪状态。
73.如权利要求72所述的心理健康跟踪系统，其中，所述情绪状态是负面情绪状态。
74.如权利要求73所述的心理健康跟踪系统，其中，所述负面情绪状态是焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种。
75.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，所确定的心理状态是所述用户的认知状态。
76.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，跟踪所述用户的健康状况包括确定所述用户的健康等级、所述用户在所确定的心理状态方面的最好日子、所述用户在所确定的心理状态方面的最糟糕的日子、所述用户在所确定的心理状态方面的高点数量、所述用户在所确定的心理状态方面的低点数量以及所确定的心理状态的持续时间中的一种。
77.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，所述心理健康跟踪系统还包括被配置成向所述用户呈现生活/工作内容的外围装置，所述至少一个处理器被配置成用于评估呈现给所述用户的生活/工作内容与在所述一段时间内确定的所述用户的心理状态有关的有效性。
78.如权利要求77所述的心理健康跟踪系统，其中，所述外围装置还被配置成用于基于所评估的在所述一段时间期间呈现给所述用户的生活/工作内容的有效性在随后的一段时间期间向所述用户呈现修改后的生活/工作内容。
79.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，所述无创大脑界面组件是光学测量组件和磁性测量组件中的一种。
80.如权利要求71所述的心理健康追踪系统，其中，所述无创大脑界面组件包括：至少一个探测器，所述至少一个探测器被配置成用于探测来自所述用户的大脑的能量；以及处理电路，所述处理电路被配置成用于响应于探测到来自所述用户的大脑的能量来识别所述大脑活动。
81.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述至少一个探测器的头戴式单元。
82.如权利要求81所述的心理健康跟踪系统，其中，所述无创大脑界面组件包括承载所述处理电路的辅助非头戴式单元。
83.如权利要求71所述的心理健康跟踪系统，其中，所述至少一个处理器的至少一部分被包含在所述外围装置中。
84.一种在用户处于正常的生活和工作环境中时跟踪所述用户的心理健康的方法，包括：
在一段时间内探测所述用户的大脑活动；
基于探测到的大脑活动确定所述用户在所述一段时间内的心理状态；
基于所确定的心理状态自动地跟踪所述用户在所述一段时间内的健康状况；以及
存储所跟踪的所述用户的健康状况。
85.如权利要求84所述的方法，其中，所确定的心理状态是所述用户的情绪状态。
86.如权利要求85所述的方法，其中，所述情绪状态是负面情绪状态。
87.如权利要求86所述的方法，其中，所述负面情绪状态是焦虑、愤怒、厌恶、恐惧、蔑视和悲伤中的一种或多种。
88.如权利要求84所述的方法，其中，所确定的心理状态是所述用户的认知状态。
89.如权利要求84所述的方法，其中，跟踪所述用户的健康状况包括确定所述用户的健康等级、所述用户在所确定的心理状态方面的最好日子、所述用户在所确定的心理状态方面的最糟糕的日子、所述用户在所确定的心理状态方面的高点数量、所述用户在所确定的心理状态方面的低点数量以及所确定的心理状态的持续时间。
90.如权利要求84所述的方法，其中，所述方法还包括向所述用户呈现生活/工作内容，相对于在所述一段时间期间确定的所述用户的心理状态来评估呈现给所述用户的生活/工作内容的有效性。
91.如权利要求90所述的方法，其中，所述方法还包括基于所评估的在所述一段时间期间呈现给所述用户的生活/工作内容的有效性，在随后的一段时间期间向所述用户呈现修改后的生活/工作内容。
92.如权利要求84所述的方法，其中，探测所述用户的大脑活动包括光学地探测所述用户的大脑活动和磁性地探测所述用户的大脑活动中的一种。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US201962829124P | 2019-04-04 | 2019-04-04 | |
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| PCT/US2020/025971 WO2020205870A1 (en) | 2019-04-04 | 2020-03-31 | Modulation of mental state of a user using a non-invasive brain interface system and method |
Publications (1)
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