CN113712572B - 认知功能的评估系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种认知功能的评估系统和认知功能评估中提供刺激的方法，该评估系统包括：处理器，该处理器用于从刺激数据库中选择刺激方案，该刺激方案中的刺激为视觉刺激和/或听觉刺激；刺激展示装置，该刺激展示装置与所述处理器通信，用于向使用者展示刺激方案；和脑电波检测装置，该脑电波检测装置用于检测所述使用者被动地接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时的脑电波信号，以用于评估所述使用者的认知功能，所述刺激方案中的至少一部分不包括需要使用者在接收所述刺激方案时进行交互操作的认知任务，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者，所述第一刺激信号为情绪刺激信号。

Description

认知功能的评估系统和方法
技术领域
本申请涉及对人的认知功能进行技术介入的领域，更具体地说，涉及用于对人的认知功能（尤其是认知功能缺陷或障碍）进行评估或筛选的系统和方法。
背景技术
随着人类社会的发展，很多国家已经进入或者正在进入老年型社会。因此，认知缺陷类疾病的发病率越来越高，患病人群也越来越大，这已经对人类健康构成了重大威胁。
一般来说，认知功能缺陷主要包括：感知缺陷，记忆缺陷，思维缺陷等，例如但不限于：注意缺陷与多动障碍（ADHD）、创伤性脑损伤（TBI）、朊病毒疾病痴呆、帕金森症、脑淀粉样血管病、亨廷顿氏病或其他神经退行性病、自闭症谱系缺陷（ASD）、感觉处理缺陷（SPD）、轻度认知损伤（MCI）、阿尔茨海默病（AD）、精神分裂症、抑郁症、焦虑症、学习或记忆缺陷、成人注意力缺陷、失语、失认等。
近年来，随着医疗水平的提升，结合生物信息检测技术、人工智能技术、移动互联网技术、通信技术等交叉学科的快速发展，除了传统的化学药物研发路径之外，人们已经开辟出一条新的路径：“数字药”或“数字疗法”。所谓“数字药”或者“数字疗法”一般是基于医疗、移动互联网、高速远程通讯网络、可穿戴设备和智能软件等技术设备，根据临床信息数据，用于测量、评估和/或干预人类的健康。而在认知缺陷疾病领域，由于缺乏行之有效的处理方法，而且通常需要长期不懈的坚持才能逐渐获得一定的疗效，新型的“数字药”或“数字疗法”的出现恰逢其时。目前，随着脑科学、神经心理学等深入研究，人们已经开始利用上述“数字药”或“数字疗法”的技术介入手段来尝试对人类的认知功能缺陷进行调控（包括但不限于筛选、评估、训练、改善或提升）。
然而，在利用技术介入手段对认知功能进行调控时，首先面临的一个问题就是如何对受测试者或使用者的认知功能进行评估，或者说对该使用者的认知功能缺陷的具体情况进行评估或筛选，从而为后续有针对性地提供个性化技术介入方案提供充足的依据。
例如，注意缺陷/多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder, 下文均简称为“ADHD”)是目前关注度相对高的神经精神方面的认知障碍，其大都表现为多动、冲动和/或注意缺失，对立违抗等症状。ADHD有可能严重影响一个人的认知能力、学业、行为、情绪和社交功能。不仅如此，ADHD和焦虑症，抑郁症，对立违抗障碍往往是共病。ADHD会导致学习障碍，甚至滥用成瘾性物质如酒精，药物，毒品等严重问题。
在对ADHD考虑进行技术介入调控时，首先需要综合考虑医学、发育、教育和心理等方面的综合评估，以确定被测试者或使用者是否存在核心症状及其持续性、普遍性和功能性并发症。为此，传统上大概有两种方式进行筛选和评估。
一种传统的方式为认知量表分析。例如，专业人员需要与被测试者或使用者及其近亲属进行访谈，回顾被测试者或使用者在学习和生活中的相关信息，以综合评估同时存在的情绪和/或行为障碍。这些综合评估包括但不限于：医学评估，如被测试者或使用者的出生信息，其母亲使用烟草、酒精或其他物质、围生期并发症或感染，出生时中枢神经系统感染、头部创伤、复发性中耳炎和用药等情况；发育和行为评估，如ADHD核心症状开始出现的年龄、症状持续时间、症状出现的环境以及功能损害程度；教育评估，如教育评估的重点是在教育环境下证实被测试者或使用者是否存在ADHD的核心症状；辅助评估，如言语和语言的评估(语言或交流障碍)，技能训练评估(运动协调障碍)，精神卫生评估(心境障碍、焦虑、对立违抗障碍、品行障碍、强迫症、创伤后应激障碍、适应障碍)，血铅水平(铅中毒)，甲状腺激素水平(甲状腺疾病)，基因检测和/或遗传咨询(脆性X染色体综合征)，对有阻塞性睡眠呼吸暂停综合征或不安腿综合征提示性症状和/或危险因素的儿童进行整夜多导睡眠监测，神经科会诊或EEG(神经系统疾病或癫痫发作性疾病)；ADHD的共病评估，如对立违抗障碍、品行障碍、抑郁、焦虑障碍和学习障碍的评估。
为了采集并获得上述信息，需要设计多个认知评定量表，以明确该被测试者或使用者所存在的ADHD的具体情况。这种认知量表分析的筛选或评估方式的缺陷在于：过于依赖于人的主观性。无论是认知量表的设计、信息采集、信息分析都严重依赖于参与人的主观认知，客观性较差，从而影响对被测试者或使用者的认知功能的筛选、评估的准确性。
另一种传统的方式例如是，给被测试者或使用者在显示器提供某种刺激，要求该被测试者针对该刺激做出某种交互操作，从而根据刺激和交互操作反应的情况来判断被测试者或使用者的认知功能。
然而，这种方式的缺陷在于：严重依赖于被测试者或使用者的配合程度。一旦被测试者随意做出反应或者根本不乐意做出反应，则会严重影响筛选和评估的准确性。而恰恰某些认知功能障碍的人群对于这种刺激不愿或怠于做出反映其真实认知功能情况的反应。而且这种方式也在一定程度上依赖于被测试者或使用者的主观性。
因此，这种传统的筛选评估方式的适用范围有限，并且准确性、可靠性有限。
有鉴于此，如何提供一种适用范围较广且客观性较强的认知功能评估方案，从而获得具有较高准确性和可靠性的认知功能的筛选评估结果，成为本领域需要解决的技术问题。
发明内容
本申请提出了一种认知功能的评估系统，该认知功能的评估系统包括：处理器，该处理器用于从刺激数据库中选择刺激方案，该刺激方案中的刺激为视觉刺激和/或听觉刺激；刺激展示装置，该刺激展示装置与所述处理器通信，用于向使用者展示刺激方案；和脑电波检测装置，该脑电波检测装置用于检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，以用于评估所述使用者的认知功能，其中，所述刺激方案中的至少一部分不包括需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作的认知任务，其中，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者，所述第一刺激信号为情绪刺激信号。
优选的，所述刺激展示装置用于向使用者仅展示刺激方案，而无需所述使用者的交互操作。
优选的，所述脑电波检测装置为无创式EEG脑电波检测装置或有创式EEG脑电波检测装置。
优选的，该评估系统包括评估装置，该评估装置与所述脑电波检测装置通信，用于接收所述脑电波检测装置所提供的脑电波信号并根据该脑电波信号评估所述使用者的认知功能。
优选的，所述评估装置与所述处理器为集成设置，或者所述评估装置与所述处理器相互独立设置；和/或所述评估装置与所述处理器通信，用于将对使用者的认知功能的评估结果发送给所述处理器，该处理根据该评估结果选择更新的刺激方案。
优选的，所述第一刺激信号的展示频率为0.2Hz至10Hz。优选的，所述第一刺激信号的展示频率为1Hz至2Hz。
优选的，所述第一刺激信号的展示次数至少为3次。优选的，所述第一刺激信号的展示次数至少为5次。
优选的，所述第一刺激信号的展示持续时间至少为50ms。
优选的，所述刺激方案的展示总时间至少为2分钟；优选不超过5分钟。
优选的，所述情绪刺激信号包括多种不同类型的情绪刺激信号，该情绪刺激信号的类型包括欢乐情绪刺激信号、悲伤情绪刺激信号和愤怒情绪刺激信号，每种类型情绪刺激信号包括不同程度的分级情绪刺激信号。
例如优选的，所述欢乐情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：微笑情绪刺激信号和大笑情绪刺激信号；或者所述悲伤情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：伤感情绪刺激信号和悲痛情绪刺激信号；或者所述愤怒情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：气愤情绪刺激信号和恼怒情绪刺激信号。
优选的，相同的情绪刺激信号的展示频率是相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为不相同的。
优选的，所述第一刺激信号为相同的信号，或者所述第一刺激信号包括不同类型的情绪刺激信号，或者所述第一刺激信号包括同一类型但不同程度的分级情绪刺激信号。
优选的，所述刺激方案还包括：具有多个第二刺激信号的第二刺激群组，该多个第二刺激信号由所述刺激展示装置展示在相邻的第一刺激信号之间，所述第二刺激信号为客观且中性的刺激信号。
优选的，各个第二刺激信号彼此为不同的。
优选的，所述第二刺激信号为非周期性的信号，或者与所述第一刺激信号共同形成周期性信号。
优选的，所述第二刺激信号为周期性的信号，由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者。
优选的，所述第二刺激信号的展示频率高于所述第一刺激信号的展示频率。
优选的，所述第二刺激信号为客观的物体图形，或者所述第二刺激信号为与所述第一刺激信号轮廓相同或相似但不具有情绪的图形。
根据本申请的另一方面，还提供了一种认知功能的评估方法，该认知功能的评估方法包括：提供刺激方案，该刺激方案中的刺激为视觉刺激和/或听觉刺激；向使用者展示所述刺激方案；和检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，以评估所述使用者的认知功能，其中，所述评估方法不需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作，其中，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号被周期性地展示给所述使用者，所述第一刺激信号为情绪刺激信号。
优选的，所述评估方法包括接收所述脑电波检测装置所提供的脑电波信号并根据该脑电波信号评估所述使用者的认知功能。
优选的，所述评估方法还包括根据对使用者的认知功能的评估结果提供更新的刺激方案。
优选的，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号被周期性地展示给所述使用者。
优选的，所述第一刺激信号的展示频率为0.2Hz至10Hz；和/或所述第一刺激信号的展示次数至少为3次。优选的，所述第一刺激信号的展示频率为1Hz至2Hz；或者所述第一刺激信号的展示次数至少为5次。
优选的，所述第一刺激信号的展示持续时间至少为50ms；和/或所述刺激方案的展示总时间至少为2分钟，优选不超过5分钟。
优选的，所述情绪刺激信号包括多种不同类型的情绪刺激信号，该情绪刺激信号的类型包括欢乐情绪刺激信号、悲伤情绪刺激信号和愤怒情绪刺激信号，每种类型情绪刺激信号包括不同程度的分级情绪刺激信号。
例如优选的，所述欢乐情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：微笑情绪刺激信号和大笑情绪刺激信号；或者所述悲伤情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：伤感情绪刺激信号和悲痛情绪刺激信号；或者所述愤怒情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：气愤情绪刺激信号和恼怒情绪刺激信号。
优选的，相同的情绪刺激信号的展示频率是相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为不相同的。
优选的，所述第一刺激信号为相同的信号，或者所述第一刺激信号包括不同类型的情绪刺激信号，或者所述第一刺激信号包括同一类型但不同程度的分级情绪刺激信号。
优选的，所述第一刺激信号为客观且中性的非情绪刺激信号。优选的，所述刺激方案还包括具有多个第二刺激信号的第二刺激群组，该多个第二刺激信号被展示在相邻的第一刺激信号之间，所述第二刺激信号为客观且中性的刺激信号。
优选的，各个第二刺激信号彼此为不同的。
优选的，所述第二刺激信号为非周期性的信号，或者与所述第一刺激信号共同形成周期性信号。
优选的，所述第二刺激信号为周期性的信号，被周期性地展示给所述使用者。
优选的，所述第二刺激信号的展示频率高于所述第一刺激信号的展示频率。
优选的，所述第二刺激信号为客观的物体图形，或者所述第二刺激信号为与所述第一刺激信号轮廓相同或相似但不具有情绪的图形。
根据本申请的技术方案，处理器将所选择的刺激方案发送给刺激展示装置后，由刺激展示装置向使用者展示（对于使用者来说被动地接收所述刺激方案），从而利用脑电波检测装置检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，以用于评估所述使用者的认知功能。由于所述刺激方案中的至少一部分不包括需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作的认知任务，因此无需依赖于使用者的交互操作就能够获得该使用者对于刺激方案的客观的脑电波反应信息，进而实现适用范围较广且客观性较强的认知功能评估方案，能够获得具有较高准确性和可靠性的认知功能的筛选评估结果。此外，由于所述刺激方案包括：周期性展示的作为情绪刺激信号的多个第一刺激信号，因此能够对多种与情绪认知关联的神经精神缺陷或障碍进行筛选和评估。
本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：
图1为根据本申请优选实施方式的认知功能的评估方案的原理系统架构图；
图2和图3分别为根据本申请优选方式的认知功能的评估方案中所展示的刺激方案的示意图；
图4为根据本申请另一优选方式的认知功能的评估方案中所展示的刺激方案的示意图，其中包括周期性的第二刺激信号（苹果图标）和非周期性的第二刺激信号（其他物体的图标）；
图5为表示将图4中所示的刺激方案中第一刺激信号（周期性的笑脸图标）和两种第二刺激信号拆分后的示意图；
图6表示分别对应于第一刺激信号和两种第二刺激信号的脑电波示意图，其中横坐标为展示频率，纵坐标为脑电波EEG强度；
图7为表示周期性的第一情绪刺激信号序列与中性表情的第二刺激信号序列叠加后形成的刺激方案的示意图；
图8表示对应于图7的刺激方案的脑电波示意图，其中横坐标为展示频率，纵坐标为脑电波EEG强度；
图9为表示两种不同类型的周期性第一情绪刺激信号序列与中性表情的第二刺激信号序列叠加后形成的刺激方案的示意图；
图10表示对应于图9的刺激方案的脑电波示意图，其中横坐标为展示频率，纵坐标为脑电波EEG强度；
图11为周期性的第一刺激信号与周期性的第二刺激信号所组成的刺激方案的示意图，其中第一刺激信号（笑脸图标）的外轮廓形状与第二刺激信号（无表情的人脸图标）的外轮廓形状相同或类似；
图12为表示对应于图11的刺激方案的脑电波示意图，其中横坐标为展示频率，纵坐标为脑电波EEG强度；
图13为周期性的第一刺激信号与周期性的第二刺激信号所组成的刺激方案的示意图，其中第一刺激信号（愤怒图标）的外轮廓形状与第二刺激信号（无表情的人脸图标）的外轮廓形状相同或类似；
图14为表示对应于图13的刺激方案的脑电波示意图，其中横坐标为展示频率，纵坐标为脑电波EEG强度。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。在本申请中对于各个技术方案及其技术特征的描述或解释为示例性或说明性的，不用于对本申请保护范围进行限制。本领域技术人员应当理解的是，对于本申请的技术方案可以利用本申请中所描述的相同或类似的方式进行实施，而不限于本申请具体描述的实施方式。
如图1所示，根据本申请的认知功能的评估或筛选系统包括：处理器，该处理器用于从刺激数据库中选择刺激方案，该刺激方案中的刺激为视觉刺激和/或听觉刺激；刺激展示装置，该刺激展示装置与所述处理器通信，用于向使用者展示刺激方案；和脑电波检测装置，该脑电波检测装置用于检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，以用于评估所述使用者的认知功能，其中，所述刺激方案中的至少一部分不包括需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作的认知任务，其中，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者，所述第一刺激信号为情绪刺激信号。
处理器可以为各种具有计算数据功能的处理单元，如本地计算机、云端服务器等。处理器可以从自身数据库或与该处理器相通信的数据库（作为上述刺激数据库）中选择合适的刺激信号，从而组成刺激方案，用于提供该刺激方案。该刺激方案包括多个视觉刺激（信号）和/或听觉刺激（信号）。
刺激展示装置与处理器相通信。根据不同的实施方式，刺激展示装置可以与处理器独立布置，或者刺激展示装置与处理器集成布置。例如，刺激展示装置可以为显示屏，该显示屏与作为处理器的云端服务器相通信，用于展示云端服务器发送来的刺激方案；再如，刺激展示装置可以是带有显示屏的电子终端，如手机、笔记本电脑等。在本申请中，所谓“展示”是指将刺激信号提供给使用者或被测试者，如果是视觉刺激，则通过显示的技术手段展示给使用者，由使用者的眼睛接收该刺激信号并传输给大脑，从而对大脑进行刺激；如果是听觉刺激，则通过发出声音的技术手段展示给使用者，由使用者的耳朵接收该刺激信号并传输给大脑，从而对大脑进行刺激。
使用者的大脑在接收到上述刺激方案的刺激信号后，在其生物活动过程中会相应地体现出其脑电波电信号的对应变化。该脑电波电信号的对应变化是一种客观的物理信号，为了获取该客观的物理信号，设置有脑电波检测装置，该脑电波检测装置用于检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，以用于评估所述使用者的认知功能。如上所述，使用者接收所述刺激方案中的各个刺激信号时处于被动接收的状态，从而在至少一定程度上规避了使用者主观介入的不利因素。所述脑电波检测装置可以为无创式EEG（Electroencephalogram，EEG）脑电波检测装置，或者为有创式EEG脑电波检测装置，或者既有无创式EEG脑电波检测装置也有有创式EEG脑电波检测装置（相当于二者的组合）。脑电波检测装置可以为可穿戴设备的形式，如头盔等。
尤其是，在本申请的技术方案中，所述刺激方案中的至少一部分（或者在展示过程中的至少一部分阶段）不包括需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作的认知任务。正是因为不需要使用者在接收到视觉刺激信号和/或听觉刺激信号进行交互操作，从而更进一步地规避使用者的非客观的主观因素的不利介入，进而实现适用范围较广且客观性较强的认知功能评估方案，能够获得具有较高准确性和可靠性的认知功能的筛选评估结果，实现本申请的目的。而且，由于所述刺激方案包括：周期性展示的作为情绪刺激信号的多个第一刺激信号，因此能够对多种与情绪认知关联的神经精神缺陷或障碍（如抑郁症、ADHD、焦虑症等）进行筛选和评估。
本申请并不完全排斥在刺激方案中加入有认知任务供使用者执行交互操作，至少在其中的一部分不需要使用者执行认识任务即可。但在优选情况下，所述刺激展示装置用于向使用者仅展示刺激方案，而无需所述使用者的交互操作，也就是说在整个评估过程中，均不需要使用者根据刺激展示装置所提供的刺激方案来执行认知任务。这些情况都在本申请的保护范围之内。
在获得上述目标的脑电波信号的相关数据后，即可对使用者的认知功能进行筛选评估。在优选情况下，也可以结合有上述量表分析的数据。对于上述脑电波信号，可以由专业人士直接对其进行分析，进而对使用者的认知功能进行判断。如上所述，由于脑电波信号是对使用者大脑活动（针对于刺激方案的客观反应）进行物理性且量化描述的客观数据，因此相对于传统的评估方式依然在客观性上具有优势。
优选情况下，如图1所示，根据本申请的认知功能的评估系统包括评估装置，该评估装置与所述脑电波检测装置通信，用于接收所述脑电波检测装置所提供的脑电波信号并根据该脑电波信号评估所述使用者的认知功能。该评估装置内可以设置有认知功能的常模（或标准参考），根据脑电波检测装置所提供的脑电波信号与认知功能的常模进行比对，从而判断出该使用者的认知功能的情况，存在哪些缺陷、乃至障碍。
优选情况下，在对使用者的认知功能进行筛选或评估时，不是一过性的，而是可以迭代的方式来进行。所述评估装置与所述处理器通信，用于将对使用者的认知功能的评估结果发送给所述处理器，该处理器根据该评估结果选择更新的刺激方案。在评估装置进行评估或筛选以获得使用者的认知功能情况后，可以将该评估结果反馈给上述处理器，由处理器再提供更新的刺激方案，进行再次评估。这样，可以对此前的评估结果进行再次确认，例如如果先前评估认为使用者在工作记忆存在缺陷，则可以在再次评估时调整刺激方案而集中于工作记忆，从而对工作记忆的认知功能对象进行确认或做更为细致地评估筛选。另外，也可以根据不同的认知功能对象分别进行评估，例如，此前的评估的刺激方案侧重于记忆，随后的评估的刺激方案侧重于空间导航等。
评估装置也可以为具有数据运算功能的处理单元，如计算机、云服务器等。根据不同的实施方式，所述评估装置与所述处理器为集成设置，或者所述评估装置与所述处理器相互独立设置。
以上对本申请所提供的认知功能的评估系统及其评估方案的基本架构进行了详细地描述，下面充分描述刺激方案的具体细节。如图2至图6所示，在本申请的技术方案中，刺激方案按照时间顺序所展示不同的视觉刺激的示例，但需要指出的是，这些图示仅为示例性表示，刺激方案也可以为听觉刺激信号，这些都在本申请的保护范围之内。
如图2和图3所示，如上所述，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者。例如，在图2和图3中，周期性展示的笑脸图标为第一刺激信号，多个第一刺激信号形成第一刺激信号群组或序列，可以与下文所述的第二刺激信号群组或序列组合形成刺激方案。
在图2所示的刺激方案中，多个作为第一刺激信号的笑脸图标组成第一刺激群组；在图3所示的刺激方案中，多个作为第一刺激信号的笑脸图标组成第一刺激群组，同时还结合有客观的物体所表现的第二刺激群组。在第一刺激群组中的多个第一刺激信号由刺激展示装置周期性地展示，该第一刺激信号为情绪性刺激信号。所谓周期性展示是指刺激展示装置每隔预定的时间间隔则向使用者展出一个第一刺激信号。通常来说，该预定的时间间隔为确定不变的，但在优选实施方式中，也可以对该时间间隔进行调控，使其变得更长或更短。
优选情况下，根据不同的实施方式，所述第一刺激信号的展示频率为0.2Hz（例如，每5秒钟出现1次）至10Hz；或所述第一刺激信号的展示次数至少为3次。进一步优选的，所述第一刺激信号的展示频率为1Hz至2Hz；或所述第一刺激信号的展示次数至少为5次。优选的，所述第一刺激信号的展示持续时间至少为50ms，优选至少为100ms，以使使用者的大脑形成稳定的大脑反应。
刺激方案的展示总时间并无特别限制，但考虑到一般使用者耐心程度，所述刺激方案的展示总时间可选择为2分钟以上，优先不超过5分钟，以免使用者失去耐性或导致使用者产生烦躁的情绪，尤其是对于存在认知功能缺陷或障碍的 来说更是如此。但本申请并不限制于此，例如还可以设计展示总时间更短的刺激方案，在1-2分钟之间，甚至不超过1分钟；也可以设计展示总时间更长的刺激方案，例如在5分钟以上，5分钟至10分钟，甚至30-60分钟。关于展示总时长，可以根据具体的应用场合结合具体的使用者或被测试者而加以选择。
通过上述描述可知，利用本申请的技术方案在进行认知功能的筛选评估时，可以由刺激展示装置（ 显示屏或扬声器）快速地在屏幕上闪现作为刺激群组的图像序列或者快速地发出作为刺激群组的声音序列。该图像序列或声音序列包含周期性出现的图像或声音，使用者或被测试者在观看这些图像或听到这些声音的同时，佩戴EEG设备来测量脑电波。
在本申请的技术方案中，所述第一刺激信号可以为情绪刺激信号，包括多种不同类型的情绪刺激信号，该情绪刺激信号的类型可包括欢乐情绪刺激信号（如图2、图3中的笑脸）、悲伤情绪刺激信号和愤怒情绪刺激信号（如图9中的愤怒图标），每种类型情绪刺激信号包括不同程度的分级情绪刺激信号。例如，所述欢乐情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：微笑情绪刺激信号和大笑情绪刺激信号；或者所述悲伤情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：伤感情绪刺激信号和悲痛情绪刺激信号；或者所述愤怒情绪刺激信号的分级情绪刺激信号至少包括：气愤情绪刺激信号和恼怒情绪刺激信号。
之所以选择周期性的情绪刺激信号作为第一刺激信号，是基于如下考虑：存在认知功能障碍（如注意缺陷与多动障碍（ADHD）、抑郁症、焦虑症、自闭症）的人群对情绪或表情刺激会产生不同的反应强度。例如，ADHD患者对快乐表情和愤怒表情的反应显著小于正常人，对中性的表情和悲伤表情的反应与正常人差别较小，例如患有ADHD的孩子对于父母的生气情绪不是很敏感，有些“我行我素”的风格；抑郁症患者相对于健康人更容易将中性表情认知为悲伤表情，而健康人相对于抑郁症患者更容易将中性表情认知为快乐的表情；焦虑症患者，尤其是成年焦虑症患者，倾向于将中性表情理解为愤怒表情。
因此，利用不同的情绪刺激信号能够对使用者是否存在ADHD、抑郁、焦虑等缺陷或障碍进行筛选和评估。优选情况下，相同的情绪刺激信号的展示频率是相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为不相同的。因此，按照该优选的技术方案，不仅可以评估使用者或者被测试者的单一认知功能对象的情况，还能够评估或筛选该使用者或被测试者的多个认知功能对象的情况。例如，不仅可评估使用者的ADHD患病情况，还可以评估他/她是否同时具有抑郁症或焦虑症的问题。而且，通过展示频率的设计选择，在脑电波图谱上将对应于第二刺激信号频谱信号强度和对应于周期性的第一刺激信号的频谱信号强度较为明显地区分开，从而获得良好的信号噪声比。
在另一优选实施方式中，所述第一刺激信号为相同的信号，如图2、图3、图4、图7所示，在该示例中第一刺激信号均为相同的笑脸图标。或者，所述第一刺激信号包括不同类型的情绪刺激信号（如图9所示，第一刺激信号包括笑脸图标和愤怒图标，属于不同类型的情绪刺激信号）。或者所述第一刺激信号包括同一类型但不同程度的分级情绪刺激信号（未图示，例如微笑图标和大笑图标）。所述第一刺激信号在每次展示时为不同但为相近情绪类型的情绪刺激信号，这种技术方案能够减小图像模式记忆所形成的EEG信号，从而使得EEG信号更加直接地和情绪反应相关。而且，由于情绪刺激信号可以选择不同类型或相同类型的不同程度，因此能够同时评估和筛选使用者的多种认知功能问题。
优选情况下，如图3、图4、图5、图7、图9、图11和图13所示，所述刺激方案还包括具有多个第二刺激信号的第二刺激群组，该多个第二刺激信号由所述刺激展示装置展示在相邻的第一刺激信号之间，所述第二刺激信号为客观且中性的非情绪刺激信号。
在第二刺激信号可以为非周期性展示的，或周期性刺激信号时，可以用于检测使用者或被测试者的工作记忆和/或短期记忆能力。由于大脑对熟悉的刺激信号（如图像或声音）和不熟悉的刺激信号（如图像或声音）会产生不同的反应，这将会直接反映到EEG的信号强度中。因此，利用非情绪性刺激信号能够对作为认知能力的重要组成部分的工作记忆和短期记忆能力进行筛选和评估，从而能够在除了ADHD、抑郁、焦虑的其他方面对使用者的认知功能进行评价。由于第二刺激信号为非情绪性刺激信号，以尽量避免使得使用者或被测试者产生情绪的变化。所述第二刺激信号例如可以为：家具、工具、蔬菜等；或者非情绪性的声音刺激信号也是可以的。
第二刺激信号可以有规律或无规律地展示在第一刺激信号之间，例如可以为一张或多张非情绪的视觉刺激信号（如图3、图4、图5所示的静物物体图像）。所述第二刺激信号可以为非周期性的信号，或者与所述第一刺激信号共同形成周期性信号。根据不同的实施方式，各个第二刺激信号彼此为不同的，以避免形成记忆依赖；也可以有部分是相同的。
之所以选择第二刺激信号，其目的是利用该第二刺激信号所对应产生的脑电波信号，能与第一刺激信号所对应产生的脑电波信号进行比对分析，从而使对使用者或被测试者的认知功能具有对比分析的基础，以获得更为准确可靠的评估结果。
例如，如图6所示，通过对脑电波强度的检测，获得其频谱图，进而根据频率的设计以区分开：图5所示刺激方案中周期性展示的第一情绪刺激信号（图5中的笑脸图标）所对应的电波强度，周期性展示的第二刺激信号（图5中的苹果）所对应的脑电波强度，以及其他物体的第二刺激信号所对应的脑电波强度。通过图6可知，利用本申请的技术方案根据检测结果能够清楚且容易的判断使用者是否对第一刺激信号和第二刺激信号作出具有敏感度的反应。
优选情况下，所述第二刺激信号为周期性的信号，由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者。周期性的第二刺激信号更易于作为参考信号用于与周期性的第一刺激信号进行比对分析。为了便于比对分析，优选情况下，所述第二刺激信号的展示频率高于所述第一刺激信号的展示频率，从而有利于根据频率不同而对各自所对应的脑电波信号进行区分，以便于后续的评估。
如上所述，所述第二刺激信号可以为客观的物体图形。但优选情况下，所述第二刺激信号为与所述第一刺激信号轮廓相同或相似但不具有情绪的图形，如图7、图8、图11和图13所示。
在图7所示的刺激方案中，第一刺激信号为笑脸图标序列，第二刺激信号序列为中性表情。如图8所示，通过脑电波强度检测可知，使用者对快乐表情的反应和中性表情的反应具有两个波峰，因此能判断使用者的脑电波反应确实是针对笑脸这一主要情绪要素所作出的，而过滤掉第一刺激信号和第二刺激信号具有相同和相似外轮廓的影响因素，从而对使用者的认知功能作出更为精准的评估和筛选。
在图9和图10的实施方式中，可以在一次评估中同时设计笑脸的第一刺激信号和愤怒的第一刺激信号，从而从更多角度上对使用者的认知功能进行评估和筛选。类似的，通过图11和图12的实施方式，以及图13和图14的实施方式可以看出，利用相近外轮廓的第一刺激信号和第二刺激信号，能够过滤掉二者之间相似或相近因素（如外轮廓）对使用者认知功能的影响，从而做出更为精准度评估筛选；而且，由于周期性频率的设计思路，将第二刺激信号群组或序列所对应的脑电波频谱信号作为参照基础，从而能够更为清晰、凸显且明确地获得第一刺激信号群组或序列所对应的脑电波频谱信号，因此能获得较好的信号噪声比，使得评估和筛选更为方便，同时抗干扰性更强。
以上对本申请所提供的认知功能的评估方案进行了详细地描述。该技术方案不仅可以对多种神经精神类疾病进行评估和诊断，包括ADHD、抑郁症、焦虑症、自闭症、创伤应激症等，还可以评估神经精神类疾病的合并症，比如同时具有抑郁症和焦虑症的情形。本方案主要以脑电波信号这一客观信号为研究基础来实现认知功能的评估和筛选，因此，具有高灵敏度，高信号噪音比（SNR）的特点，能够用于可靠地检测比传统EEG更小的信号，从而降低对EEG性能的要求，也可以减少EEG测量所需的准备时间。此外，由于本申请的技术方案不需要使用者或被测试者主动参与执行认知任务，因此客观性较强，能进行量化分析，减小了因为动机、操作、人工经验等环节中过于依赖主观因素而造成的个体差异，从而较大程度上提升了认知功能筛选和评估结果的可靠性和准确性。而且，在本申请的技术方案中，使用者或被测试者是被动接收刺激，不需要执行认知任务，因此不需要对使用者或被测试者进行复杂的培训，操作流程非常简单，从而能够降低和培训、准备工作等相关的成本以及由于培训效果而造成评估结果的差异化。
以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (31)

1.认知功能的评估系统，该认知功能的评估系统包括：
处理器，该处理器用于从刺激数据库中选择刺激方案，该刺激方案中的刺激为视觉刺激和/或听觉刺激；
刺激展示装置，该刺激展示装置与所述处理器通信，用于向使用者展示刺激方案；和
脑电波检测装置，该脑电波检测装置用于检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，以用于评估所述使用者的认知功能，
其中，所述刺激方案中的至少一部分不包括需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作的认知任务，
其中，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者，所述第一刺激信号为情绪刺激信号，
其中，所述第一刺激信号的展示频率为0.2Hz至10Hz。
2.根据权利要求1所述的认知功能的评估系统，其中，所述刺激展示装置用于向使用者仅展示刺激方案，而无需所述使用者的交互操作。
3. 根据权利要求1所述的认知功能的评估系统，其中，该评估系统包括评估装置，该评估装置与所述脑电波检测装置通信，用于接收所述脑电波检测装置所提供的脑电波信号并根据该脑电波信号评估所述使用者的认知功能。
4.根据权利要求3所述的认知功能的评估系统，其中，所述评估装置与所述处理器为集成设置，或者所述评估装置与所述处理器相互独立设置；和/或
所述评估装置与所述处理器通信，用于将对使用者的认知功能的评估结果发送给所述处理器，该处理器根据该评估结果选择更新的刺激方案。
5.根据权利要求1所述的认知功能的评估系统，其中，
所述第一刺激信号的展示次数至少为3次。
6.根据权利要求5所述的认知功能的评估系统，其中，所述第一刺激信号的展示频率为1Hz至2Hz；或者所述第一刺激信号的展示次数至少为5次。
7. 根据权利要求1所述的认知功能的评估系统，其中，
所述第一刺激信号的展示持续时间至少为50ms；和/或
所述刺激方案的展示总时间至少为2分钟。
8.根据权利要求1所述的认知功能的评估系统，其中，所述情绪刺激信号包括多种不同类型的情绪刺激信号，该情绪刺激信号的类型包括欢乐情绪刺激信号、悲伤情绪刺激信号和愤怒情绪刺激信号，每种类型情绪刺激信号包括不同程度的分级情绪刺激信号。
9.根据权利要求8所述的认知功能的评估系统，其中，相同的情绪刺激信号的展示频率是相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为不相同的。
10.根据权利要求8所述的认知功能的评估系统，所述第一刺激信号为相同的信号，或者所述第一刺激信号包括不同类型的情绪刺激信号，或者所述第一刺激信号包括同一类型但不同程度的分级情绪刺激信号。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的认知功能的评估系统，其中，所述刺激方案还包括具有多个第二刺激信号的第二刺激群组，该多个第二刺激信号由所述刺激展示装置展示在相邻的第一刺激信号之间，所述第二刺激信号为客观且中性的刺激信号。
12.根据权利要求11所述的认知功能的评估系统，其中，各个第二刺激信号彼此为不同的。
13.根据权利要求11所述的认知功能的评估系统，其中，所述第二刺激信号为非周期性的信号，或者与所述第一刺激信号共同形成周期性信号。
14.根据权利要求11所述的认知功能的评估系统，其中，所述第二刺激信号为周期性的信号，由所述刺激展示装置周期性地展示给所述使用者。
15.根据权利要求14所述的认知功能的评估系统，其中，所述第二刺激信号的展示频率高于所述第一刺激信号的展示频率。
16.根据权利要求11所述的认知功能的评估系统，其中，所述第二刺激信号为客观的物体图形，或者所述第二刺激信号为与所述第一刺激信号轮廓相同或相似但不具有情绪的图形。
17.认知功能评估中提供刺激的方法，包括：
提供刺激方案，该刺激方案中的刺激为视觉刺激和/或听觉刺激；
向使用者展示所述刺激方案；和
检测所述使用者被动地接收所述刺激方案时的脑电波信号，
其中，所述方法不需要使用者在接收所述视觉刺激和/或听觉刺激时进行交互操作，
其中，所述刺激方案包括：具有多个第一刺激信号的第一刺激群组，该多个第一刺激信号被周期性地展示给所述使用者，所述第一刺激信号为情绪刺激信号，
其中，所述第一刺激信号的展示频率为0.2Hz至10Hz。
18.根据权利要求17所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，该方法包括接收脑电波检测装置所提供的脑电波信号并根据该脑电波信号评估所述使用者的认知功能。
19.根据权利要求17所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，该方法还包括根据对使用者的认知功能的评估结果提供更新的刺激方案。
20.根据权利要求17所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，
所述第一刺激信号的展示次数至少为3次。
21.根据权利要求20所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述第一刺激信号的展示频率为1Hz至2Hz；或者所述第一刺激信号的展示次数至少为5次。
22.根据权利要求17所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，
所述第一刺激信号的展示持续时间至少为50ms；和/或
所述刺激方案的展示总时间至少为2分钟。
23.根据权利要求17所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述情绪刺激信号包括多种不同类型的情绪刺激信号，该情绪刺激信号的类型包括欢乐情绪刺激信号、悲伤情绪刺激信号和愤怒情绪刺激信号，每种类型情绪刺激信号包括不同程度的分级情绪刺激信号。
24.根据权利要求23所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，相同的情绪刺激信号的展示频率是相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为相同的，或者不同的情绪刺激信号的展示频率为不相同的。
25.根据权利要求24所述的认知功能评估中提供刺激的方法，所述第一刺激信号为相同的信号，或者所述第一刺激信号包括不同类型的情绪刺激信号，或者所述第一刺激信号包括同一类型但不同程度的分级情绪刺激信号。
26.根据权利要求17-25中任意一项所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述刺激方案还包括具有多个第二刺激信号的第二刺激群组，该多个第二刺激信号被展示在相邻的第一刺激信号之间，所述第二刺激信号为客观且中性的刺激信号。
27.根据权利要求26所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，各个第二刺激信号彼此为不同的。
28.根据权利要求26所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述第二刺激信号为非周期性的信号，或者与所述第一刺激信号共同形成周期性信号。
29.根据权利要求26所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述第二刺激信号为周期性的信号，被周期性地展示给所述使用者。
30.根据权利要求29所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述第二刺激信号的展示频率高于所述第一刺激信号的展示频率。
31.根据权利要求26所述的认知功能评估中提供刺激的方法，其中，所述第二刺激信号为客观的物体图形，或者所述第二刺激信号为与所述第一刺激信号轮廓相同或相似但不具有情绪的图形。
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