CN114864039A - 一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统与方法。本发明是通过特殊设计的多任务数字干预的方式来实现，通过同时呈现多个并行任务训练用户管理竞争性认知任务，包括感觉运动导航任务、判断运动导航任务、感知辨别目标任务；用户在任务之间转移注意力，并忽略干扰因素，提高用户的认知和注意控制能力，促进脑功能发育。本发明可以有效促进儿童和青少年的脑功能发育，甚至替代专业人员的人为干预或精神兴奋类药物，易于生产，成本极低，几乎没有副作用，以极小的成本促进了脑功能的完善；该脑功能强化训练系统不仅能用于健康儿童的认知和注意控制能力提升，还可以实现多动症、神经退行性疾病的治疗，在实际生活中具有很强的应用价值。

Description

一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统与方法

技术领域

本发明属于脑功能强化训练领域，具体涉及一种用于注意力强化训练的多任务数字干预系统与方法。

背景技术

脑功能强化，尤其是多动症儿童、神经退行性疾病患者等的专业训练可以改变大脑和认知功能，提高专注力，达到促进脑功能发育或减轻甚至治疗疾病的目的。脑功能强化的主要方式包括药物治疗、心理辅导、调整生活方式和其他的支持性措施等。然而，常见的精神病药物都具有比较严重的副作用，如哌醋甲酯(MPH)可能导致生长缓慢、发烧、情绪变化、癫痫、运动失调等，长期用药还可能产生依赖性。而脑功能强化训练需要专业人员的长时间人为干预，包括音乐和绘画练习、想象力练习、空间认识发展等，无法满足庞大的社会和市场需求。同样，进行适量的不同种类电子游戏可以提高大脑空间认知能力、任务切换能力、决策能力、目标追踪能力等。2015年，有研究发现多任务的电子游戏和基于游戏的干预可能会改变大脑结构与功能，改善注意力和相关的认知控制过程。

得益于数字技术、移动互联网、人工智能技术的快速发展和数字健康产业的不断壮大，数字疗法应运而生。数字疗法是一种为患者提供循证治疗干预以预防、管理或治疗疾病的全新概念医疗方法或数字健康解决方案，如患者远程监控系统、人工智能诊断系统、数字生物标记设备等。数字疗法是数字健康领域中数字医疗的一部分，可分为阐述身体状况、管理或预防疾病、优化药物治疗、治疗疾病与身体紊乱四类。数字疗法可以帮助患者更易获得治疗，助力医生完善治疗手段，帮助药企延长获利周期等。数字疗法可以单独使用，也可以与药物联用，或与其他疗法配合使用，以改善患者的健康状况。

数字疗法中，用于疾病预防、治疗等的软硬件产品则称为数字药物。上世纪九十年代，随着个人电脑和计算机软件的发展，以及数据存储技术的进步，以医院信息系统(HIS)为核心的信息系统构建和以患者为中心的数据采集应运而生。到本世纪初，HIS覆盖率逐渐提升，以区域为中心打造区域医疗信息化平台成为信息化建设的重点。2010年以后，随着移动互联网的发展，收集、可穿戴化设备成为健康数据的新入口。2017年全球首款数字疗法“ReSET”获得美国食品药品监督管理局(FDA)批准，数字疗法正式应用于临床，有效补充了传统治疗方案，该产品节省了美国医疗系统近3000亿美元的损失。而国内首款数字药品—术康APP通过中国国家药品监督管理局(NMPA)批准上市，作为处方由医生为患者直接开具，揭开了中国数字疗法的序幕。术康主要适用于慢病及慢性疼痛患者的康复，如高血压、糖尿病、高血脂、肿瘤术后等，医生用“术康”可针对患者具体病情和心肺/肌骨状况进行远程智能评估、个性化运动和营养处方、视频处方跟训、远程视频指导、全程数据监控、智能量化随诊、AI智能管理。然而目前的产品主要针对患者数据的健康信息，用于治疗疾病与身体紊乱的数字药物仍处于发展阶段。

著名的美国Akili Interactive Labs(以下简称“Akili”)致力于开发个性化的数字治疗和护理解决方案，Akili的数字药物治疗方法旨在直接激活大脑中负责认知功能的网络，以治疗认知缺陷和改善与神经学、精神病学相关的症状，包括注意缺陷与多动障碍(ADHD)、重大抑郁症(MDD)、自闭症谱系障碍(ASD)和各种炎症性疾病。2020年，Akili推出的基于游戏的数字疗法EndeavorRx获FDA批准上市，是首个旨在改善ADHD相关症状的数字疗法，也是首款有临床随机试验数据支持、并正式获批用于医疗处方的电子游戏。EndeavorRx作为一款通过医生处方获得的视频游戏APP，主要通过高质量的动作视频游戏体验，治疗8至12岁患有注意力缺陷多动障碍的儿童，并与医生指导的疗法、药物治疗，以及教育项目相结合，作为整体治疗计划的一部分，以改善多动症儿童的注意力功能。该多任务数字干预系统进行了涉及348名多动症儿童的随机对照试验，通过注意力多项参数测试(TOVA)进行评估，证实了其安全性和有效性。

然而，这一数字药物并不完善，首先，该研究只针对TOVA测试的注意力表现指数(API)高于-1.8的轻症患者，并未证实重症患者的有效性；其次，该药物的干预效果能否持续，是否会发生病情反复尚未可知；再次，该研究只评估了干预期28天，每天约25分钟的治疗效果，最佳干预时长和周期未知；从次，该药物对正在服用MPH等传统药物或存在其他共存疾病(如特殊学习障碍)的患者是否有效仍然未知；最后，随着游戏游玩的越来越熟练，游戏难度将增加，存在成瘾的隐患。

发明内容

为了解决背景技术的问题，本发明提供了一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统与方法。利用特殊设计的多任务数字干预系统通过同时呈现感官和运动刺激，训练玩家管理竞争性认知任务，在任务之间转移注意力，并忽略干扰因素，提高用户的认知和注意控制能力，促进脑功能发育，实现精神疾病治疗。这一多任务数字干预治疗方法可以弥补甚至替代部分传统精神疾病药物，几乎无副作用，也可以代替专业人员的长时间人为干预，以极小的成本实现高效的精神疾病治疗与脑功能完善和发育。

该多任务数字干预系统可以基于计算机、平板电脑或手机等电子设备。与儿童玩的其他传统电子游戏不同，该多任务数字干预系统中的治疗方案经过科学设计，通过适应性和个性化的高难度训练干预管理来改善注意力和相关的认知控制过程，可以在治疗过程中挑战儿童的大脑，同时要求儿童的注意力集中在多项任务上。

本发明采用的技术方案如下：

一、基于多任务的脑功能强化训练干预系统

脑功能强化训练是通过预置在电子设备中的多任务数字干预系统完成的，该系统包括多个要并行完成的任务：一是感觉运动导航任务，该任务会不断地切换目标的位置，适应性地调整画面运动的速度，以训练注意力的切换和响应速度；另一个是判断运动导航任务，该任务会按照一定的规则随机生成目标任务，同时会根据目标选项生成干扰备选项，以训练选择注意力能力；最后是感知辨别目标任务，该任务会在其他任务进行的中途突然生成目标，以训练分散注意力能力。

如图1所示，具体的脑功能强化训练的多任务数字干预系统包括输入设备、处理器、存储器；输入设备包括包括键盘、鼠标、陀螺仪、触摸屏幕等；中央处理器单元用于执行多任务数字干预系统的指令控制该装置的运行；显示设备，包括LED屏幕、LCD屏幕等，为多任务数字干预系统与外界交互提供支持；存储器保存了多任务数字干预系统的程序以及个性化分析数据，同时搭载提供基础硬件控制管理功能的操作系统以及用于数据传输的通信模块。

多任务数字干预系统包括：

1)输入模块，用于输入操作；

2)显示模块，用于显示系统画面；系统画面显示多个跑道，画面中的角色在其中一个跑道上持续前进；

3)任务配置模块，

用于配置感觉运动导航任务：系统在任一跑道上随机生成不同水果，用户需控制角色移动至目标水果出现的跑道，使角色触碰目标水果；

用于配置判断运动导航任务：系统在多个跑道上生成不同阿拉伯数字，其中一个跑道上的数字为目标数字，其余跑道上的数字为随机生成的干扰数字；用户需控制角色移动至目标数字出现的跑道，使角色触碰目标水果；

用于配置感知辨别目标任务：在感觉运动导航任务和判断运动导航任务进行过程中，在显示画面任意位置随机出现不同颜色的动物，用户需在目标颜色的动物出现位置进行输入操作(点击操作)；

4)训练模块，

向用户显示多个不同的水果选项、不同颜色的动物选项，用户从三类不同选项中分别选择一个作为目标水果、目标颜色；

在感觉运动导航任务下，角色在用户控制下移动；当角色触碰到目标水果时，目标水果收集数加一；当角色触碰到错误水果时，错误水果收集数加一；

在判断运动导航任务下，角色在用户控制下移动；当角色触碰到目标数字时，目标数字收集数加一；当角色触碰到错误数字时，错误数字收集数加一；

在感觉运动导航任务或判断运动导航任务下，在与目标颜色一致的动物出现位置接收到用户的输入操作时，正确动物收集数加一；在与目标颜色不一致的动物位置接收到用户的输入操作时，错误动物收集数加一；在与目标颜色不一致的动物位置未接收到用户的输入操作时，正确动物收集数加一；

5)难度控制模块，

角色沿跑道持续前进，难度控制模块用于控制角色在跑道上的前进速度，根据任务完成的实时正确率调节角色的前进速度；

在单一和干扰条件下系统综合已统计的训练任务的完成情况数据评估每项任务的表现，通过阶梯算法实时调整训练速度。速度显示于画面的左上方，这是专门针对每个人的表现水平量身定制培训，以在具有挑战性但也可以接受的预定难度水平上实现一致的最佳挑战。

当正确率低于80％，对角色的前进速度进行降速；当正确率低于高于90％，对角色的前进速度进行加速；且前进速度不得超出速度最大阈值，不得小于速度最小阈值；其中，训练正确率为目标水果或数字的收集数占目标水果或数字出现总数的比值。

6)评分模块，

用于对所有任务的完成情况进行评分；若评分结果超过及格值，进入下一难度关卡，反之，继续本关卡训练；

评分具体为：

总分＝(目标水果收集数-错误水果收集数)×第一加权值+(目标数字收集数-错误数字收集数)×第二加权值+(正确动物收集数-错误动物收集数)×第三加权值。第一加权值、第二加权值、第三加权值由系统设定。

7)防沉迷模块。系统在每日0时重置体力数值，每天只有五点体力值，每进行一次关卡训练，系统会扣除一点体力值，当体力值为0时，进入关卡的入口会失效，防止用户沉迷。

所述训练模块，感觉运动导航任务和判断运动导航任务轮流出现，感知辨别目标任务在感觉运动导航任务或判断运动导航任务中途穿插出现。

所述任务配置模块包括不同难度关卡，在不同关卡中任务的难度不同：

对于感觉运动导航任务：不同关卡的难度通过通道上干扰水果出现的概率控制，干扰水果为非目标水果；通道上干扰水果出现的概率越高，关卡的难度越大；

对于判断运动导航任务：在画面上方显示目标任务，不同关卡的目标任务不同，由易到难分别为：目标数字为画面上方出现的单个数字；目标数字为画面上方出现的单个数字的左边或右边数字；目标数字为画面上方出现的两个数字之间的数字；目标数字为将画面上方出现的两个数字加或减之后的数字；

对于感知辨别目标任务：不同关卡的难度通过动物出现的概率控制；画面中动物出现的概率增加，关卡的难度增大。

二、基于多任务数字干预系统的脑功能训练方法

1)用户首先需要输入账号、密码和使用者的年龄、性别，然后进入教学任务，学习并完成基本的操作和使用方法教学。随后进行角色形象和载具的选择。设置好目标水果和目标动物颜色后，用户即可开始多任务数字干预系统的脑功能训练。

2)在训练过程中，用户通过观看显示屏幕的画面，理解并遵从多任务数字干预系统生成的任务要求，操控输入设备控制画面中的人物进行移动。

在感觉运动导航任务中，用户需要在移动的画面中，不断切换注意力观察不同跑道中的水果情况，并迅速做出判断同时规划好移动路径以尽可能多的拾取到目标水果，同时及时通过控制器进行控制。在任务进行过程中，目标水果出现的速度以及出现位置的随机程度会随着用户的任务完成情况动态调整。当任务完成的准确率达到设定的标准，便提高或者降低干预程度。

在判断运动任务中，用户需要在接触到数字前，阅读并理解系统生成的任务目标，然后从备选的数字中排除干扰数字选择出符合任务要求的数字，训练选择注意力能力，同样系统会根据任务的完成情况调整任务目标理解的难度以及干扰数字的数量，以合理的干预程度进行训练。

在用户控制注意力进行感觉运动导航任务和判断运动任务中途，系统会随机产生感知辨别目标任务，该任务类型与当前进行的任务不同，所需执行的操作也不同，用户需要减弱对当前任务的注意力，分散注意力完成感知辨别任务的规划，同时修正当前任务的规划以适应新出来感知辨别任务的规划，以训练分散注意力能力。

在整个训练过程，感觉运动导航任务以及判断运动任务轮流出现，感知辨别目标任务在当前任务中途穿插出现，多任务在空间时间上相互配合并行出现，综合训练用户的选择注意力、分散注意力以及注意力切换能力。

3)每次训练结束，系统都会给积分账户中增加难度对应的积分，该积分可以在系统自带的商城界面兑换新角色和新载具，增加训练吸引力。

4)评分模块会对每次训练中的表现进行评分，系统会根据总分解锁新关卡，提高多任务数字干预系统的干预难度等级，如果总分未达到及格数值则不解锁新关卡，将继续本关卡进行训练。

多任务数字干预系统通过同时呈现感官和运动刺激，也可以用来训练精神疾病患者管理竞争性认知任务，在任务之间转移注意力，并忽略干扰因素。同时也可以与医生指导的其他疗法、药物治疗，以及教育项目相结合，作为整体治疗计划的一部分。以提高用户的认知和注意控制能力，促进脑功能发育，实现精神疾病治疗。多任务数字干预系统可以弥补甚至替代部分传统精神疾病药物，易于生产，几乎没有副作用，以极小的成本实现高效的多动症治疗，促进脑功能发育。

三、本申请还提供一种计算机设备

包括存储器和处理器；所述存储器用于存储计算机程序；所述处理器用于执行所述存储器中的程序，以实现上述脑功能强化训练的多任务数字干预系统的功能。

四、本申请还提供一种计算机可读存储介质

所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序在处理器上运行时，执行上述脑功能强化训练的多任务数字干预系统的功能。

本发明的有益效果是：

1)本发明提出的多任务数字干预系统复制即可完成生产，几乎无生产成本，副作用极低的优势；同时具有操作教学环节，使用难度低；加入了难度自适应调整系统和关卡条件解锁，保证治疗效率较高；具有较高吸性的同时又加入防沉迷系统，防止成瘾。

2)本发明可以有效的实现健康儿童认知与注意力提升，可实现优于人为专业认知和注意力训练，同时能够训练精神疾病患者管理竞争性认知任务能力，可以与医生指导的其他疗法、药物治疗，以及教育项目相结合，作为整体治疗计划的一部分，几乎没有副作用，实现脑功能发育训练。

3)由于人类神经系统几乎不可再生，阿兹海默等神经退行性疾病几乎是不可逆的，且具有发病率高，持续性长等特点。本发明提出的基于多任务的数字干预系统能够有效的延缓神经退行性疾病的恶化，甚至实现部分神经退行性疾病的症状减轻和治疗。

附图说明

图1为本发明的装置结构框图；

图2为本发明的教学模块界面；

图3为本发明的感觉运动导航任务；

图4为本发明的感觉运动导航任务流程图

图5为本发明的判断运动任务；

图6为本发明的判断运动任务流程图；

图7为本发明的感知辨别目标任务；

图8为本发明的感知辨别目标任务流程图；

图9为本发明的关卡选择界面；

图10为本发明的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。

如图1所示，输入设备包括键盘左右按键或者触控面板或者重力感应装置，存储器存储多任务数字干预程序。

如图2所示为多任务数字干预系统的教学模块界面，通过左右滑动或重力感应或键盘左右键更换跑道(共五个跑道)，收集目标水果，或按题目要求选择跑道；点击随机出现的目标动物(小捣蛋)，屏蔽非目标动物的干扰。左上角为实时速度的显示，右侧为得分统计。完成后可以使用第一关。

教学任务如图2所示，该任务集合了多任务数字干预系统操作方法介绍功能以及多任务数字干预系统的任务介绍功能。在多任务数字干预系统操作方法介绍功能中，系统会在显示设备上显示出文字操作提示以及相应的动画指引。在多任务数字干预系统的任务介绍功能中，系统会开启正常的训练程序，在画面出现训练任务时暂停训练程序，同时在画面中生成文字介绍提示以及对应的操作动画指示，介绍完毕后会控制任务生成程序生成同样的任务用于巩固和检验教学的效果，若错误较多，则重新开始该任务的教学，完成后即解锁正常的训练功能。

如图3所示为多任务数字干预系统的感觉运动导航任务，此时用户需要移动到目标水果所在的跑道，穿过水果即可收集到目标水果。

如图4所示为多任务数字干预系统的感觉运动导航任务流程图，程序随机生成目标水果，依据用户的输入切换跑道，并根据用户目标水果收集数和错误水果收集数的变化随机调整复杂程度，在程序结束时保存当前速度参数、目标水果数和错误水果数。

在开始感觉运动导航任务之前，系统会在显示设备上显示多种不同的水果图像用于设定此次任务的目标水果。在任务开始后，系统会控制画面移动，同时在跑道的不同位置上随机地生成目标水果，如图3所示。当画面中的角色触碰到目标水果时，系统给目标水果收集数加一，若触碰到非目标水果或障碍，则给错误水果收集数加一。系统会结合目标水果收集数和错误水果收集数，在基线速度上调整画面的移动速度以及目标水果和错误水果的出现频率和空间位置，以训练用户注意力的切换与响应速度。在训练完成后，系统会记录当前的速度参数、目标水果收集数以及错误水果收集数，并根据统计结果，自适应调整下一次训练的基线速度。

如图5所示为多任务数字干预系统的判断运动任务，此时用户需要移动到题目所要求的跑道。如收集“5”，则需要穿过数字“5”所在的跑道，如果没有数字“5”则穿过空跑道；收集“3与6之间的数字”，则需要穿过数字“3”和“6”所在跑道的中间跑道；收集“3右侧的4”，则需要当数字“3”所在跑道的右侧跑道为“4”时，穿过“4”，而当“4”所在跑道的左侧不是数字“3”的跑道时，则穿过空跑道。

如图6所示为多任务数字干预系统的判断运动任务流程图，程序随机生成数字选择题目后，随机生成目标数字和干扰数字，依据用户的输入切换跑道，并根据用户的题目正确数和错误数的变化调整干扰数字数量和程序复杂程度，在程序结束时保存任务完成数据。

在判断运动导航任务中，系统会在多个跑道上生成目标数字以及干扰数字；同样当画面中的角色触碰到数字时，系统会判断该数字是否与数字选择题目的答案对应，如果对应，则给题目正确数加一，如果不对应，则给题目错误数加一，系统会统计该任务已完成次数动态调整题目的难度，调整干扰数字数量以及题目复杂程度。在训练完成后，系统同样会记录任务的完成数据，并自适应调整下一次训练的基线难度。

根据不同难度关卡调节任务目标，任务目标包括收集设定数字、收集设定数字左边或右边的数字、收集两个设定数字之间的数字、收集两个设定数字加或减之后的数字。

如图7所示为多任务数字干预系统的感知辨别目标任务，此时用户需要判断随机飘过的动物颜色是否为目标动物颜色，若是则需要在动物未移出屏幕时点击动物图像所在位置或锤子，否则不点击。

如图8所示为多任务数字干预系统的感知辨别目标任务流程图，程序随机飘过动物图像，根据用户是否正确反应改变目标动物数，并根据目标动物数的变化调整复杂程度。

对于感知辨别目标任务：在该任务开始前，系统会给出多种不同颜色的动物供选择用来当作训练时候的目标动物颜色。在训练开始后，系统会在感觉运动导航任务和判断运动任务进行的中途随机在屏幕任意位置飘过动物图像，如图7所示。当系统接收到动物图像所在位置的输入时，系统会检查该动物的颜色是否与目标动物颜色一致，则给目标动物数加一，如果不一致，则给错误动物数加一。若系统未检测到任何输入，但是该动物图像的颜色与目标动物颜色不一致，此时同样会给目标动物数加一。

如图9所示为多任务数字干预系统的关卡选择界面，当用户完成前一关卡，且得分超过及格分时，可以解锁新的关卡。每个关卡的地图均不一样，提高趣味性，且难度逐步提升，使该多任务数字干预系统适应于不同年龄段的用户。

实施例1

多动症的闭环多任务数字干预系统治疗

本实例采用功能性近红外光谱成像(fNIRS)、脑电波(EEG)等非侵入脑功能成像技术，采集用户目标区域的神经活动情况。非侵入脑功能成像技术具有无创、便携、成本低、设备和运动兼容性好等优势，适合被试群体的长时间连续脑功能成像。

闭环多任务数字干预治疗方案利用非侵入脑功能成像技术实时读取用户在进行治疗过程中的脑功能信息，判断用户的注意力程度，结合用户操作的准确率，判断该干预系统对用户的有效程度，并实时调整训练速度，实现最佳干预强度的多动症治疗。同时，评估用户的多动症治疗效果，优化治疗方案。具体方案为：

用户首先在计算机或平板电脑或手机中安装多动症多任务数字干预程序和功能性近红外光谱成像(fNIRS)、脑电波(EEG)的脑成像数据采集程序，并穿戴非侵入脑功能成像设备。如图10所示，穿戴完成后，输入账号、密码和使用者的年龄、性别信息。然后进入教学模式，学习干预系统的基本操作和使用方式。完成教学模式后设置好喜欢的水果和颜色，打开脑功能成像设备，用户即可开始干预程序的第一关。其中包括感觉运动导航任务和感知辨别目标任务，两者交替出现。用户控制角色通过左右键或滑动屏幕或重力感应切换跑道，收集预设的目标水果；或根据题目(如收集5、收集3与6之间的数字等)控制角色选择目标跑道，如果没有满足条件的跑道，则选择空跑道。同时屏蔽错误目标干扰任务会随机出现，用户需要在完成感觉运动导航任务或感知辨别目标任务的同时点击移动目标(小捣蛋)，而不能点击错误颜色的移动目标。在整个干预过程中，依据成像设备的脑功能数据和阶梯算法实时调整速度，正确较多且注意力下降则提高速度，错误较多且注意力上升则降低速度，注意力上升且正确较多则保持难度，注意力下降且错误较多则暂停训练让用户休息。使用户以在具有挑战性但也可以接受的预定难度水平上实现一致的最佳挑战。

关卡结束后，对用户在本关卡的表现进行评分(评分项包括收集的水果数量、正确点击的小捣蛋数量(错误小捣蛋不点击为正确)和回答正确的题目数量)，得分超过及格值则开启难度更高的新关卡供用户使用，否则用户将只能使用本关卡，保证较高的治疗效率。且用户每次完成关卡都会积攒积分，用于解锁新角色和新载具供用户使用，增加训练吸引力。

用户每天只有五点体力值，只能进行五次关卡训练，用时约20分钟，防止用户沉迷。一般以四周为一个周期，用户每周使用多任务数字干预系统五次(一般周一至周五)，四周后对依据脑功能成像数据对干预系统的治疗效果进行评估，判断是否具有治疗效果、是否需要进一步治疗。

非侵入脑功能成像系统可以在多动症患者进行治疗过程中进行连续的脑功能成像，实时读取用户在完成感觉运动导航任务、感知辨别目标任务、屏蔽错误目标干扰时的脑信息。从而量化模型驱动的脑状态分析，结合脑功能信息和阶梯算法实时控制干预强度，控制给药时间和药剂量，实现更高效、更准确的多动症治疗。同时，依据不同多动症症状、患病程度与脑信号之间的关联，建立精准的自适应给药模型和个性化干预量化模型，构建闭环的治疗模型。

该干预系统目前已用于188名多动症儿童的训练，并利用TOVA实验准确率作为训练效果的最终评估。我们首先根据训练前的TOVA实验测试准确率以及正态分布的分布特性，将准确率小于25％，准确率在25％-75％之间，准确率大于75％的人群分为三组，对这三组训练前后的TOVA准确率数据进行配对T检验和独立T检验分析。三组的配对T检验结果分别为3.9x10^-8、0.0717、0.0301，可以看出第一组与第三组在训练前后存在显著性差异(P<0.05)。在独立T检验中，我们将不同的两组两两配对，准确率小于25％的组训练后结果与准确率25％-75％的组训练前的独立T检验结果为0.9491，说明经过该干预系统的训练，训练前准确率小于25％的组已经和训练前准确率25％-75％的组的水平相当，进一步说明该干预系统的有效性。

实施例2

本实例应用于神经退行性疾病的治疗。

本实例采用的多任务数字干预系统治疗方案与实施例1基本相同，但不采集脑功能信息。用户首先在计算机或平板电脑或手机中安装多动症多任务数字干预系统程序，安装完成后，打开软件输入账号、密码和使用者的年龄、性别信息。然后进入教学模式，学习多任务数字干预系统的基本操作和使用方式。完成教学模式后设置好喜欢的水果和颜色，用户即可开始治疗训练的第一关。其中包括感觉运动导航任务和感知辨别目标任务，两者交替出现。同时屏蔽错误目标干扰任务会随机出现。相比于多动症治疗的多任务数字干预系统，神经退行性疾病的多任务数字干预系统初始难度较低。在整个训练过程中，软件会根据用户正确与错误操作的对比通过阶梯算法实时调整速度，正确较多则提高速度，错误较多则降低速度。

关卡结束后，对用户在本关卡的表现进行评分，得分超过及格值则开启难度更高的新关卡供用户使用，否则用户将只能使用本关卡，保证较高的治疗效率。用户每天也只有五点体力值，只能进行五次关卡训练，用时约30分钟。一般以八周为一个周期，用户每周使用多任务数字干预系统五次。

Claims (9)

1.一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统，其特征在于，包括：

1)输入模块，用于输入操作；

2)显示模块，用于显示系统画面；系统画面显示多个跑道，画面中的角色在其中一个跑道上持续前进；

3)任务配置模块，

用于配置感觉运动导航任务：系统在任一跑道上随机生成不同水果，用户需控制角色移动至目标水果出现的跑道，使角色触碰目标水果；

用于配置判断运动导航任务：系统在多个跑道上生成不同阿拉伯数字，其中一个跑道上的数字为目标数字，其余跑道上的数字为随机生成的干扰数字；用户需控制角色移动至目标数字出现的跑道，使角色触碰目标数字；

用于配置感知辨别目标任务：在感觉运动导航任务和判断运动导航任务进行过程中，在系统画面任意位置随机出现不同颜色的动物，用户需在目标颜色的动物出现位置进行输入操作；

4)训练模块，

向用户显示多个不同的水果选项、不同颜色的动物选项，用户从三类不同选项中分别选择一个作为目标水果、目标颜色；

在感觉运动导航任务下，用户通过输入模块控制角色移动；当角色触碰到目标水果时，目标水果收集数加一；当角色触碰到错误水果时，错误水果收集数加一；

在判断运动导航任务下，用户通过输入模块控制角色移动；当角色触碰到目标数字时，目标数字收集数加一；当角色触碰到错误数字时，错误数字收集数加一；

在感觉运动导航任务或判断运动导航任务下，在与目标颜色一致的动物出现位置接收到用户的输入操作时，正确动物收集数加一；在与目标颜色不一致的动物位置接收到用户的输入操作时，错误动物收集数加一；在与目标颜色不一致的动物位置未接收到用户的输入操作时，正确动物收集数加一；

5)难度控制模块，

角色沿跑道持续前进，难度控制模块用于控制角色在跑道上的前进速度，根据任务完成的实时正确率调节角色的前进速度；

6)评分模块，

用于对所有任务的完成情况进行评分；若评分结果超过及格值，进入下一难度关卡，反之，继续本关卡训练。

2.根据权利要求1所述的一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统，其特征在于，所述训练模块，感觉运动导航任务和判断运动导航任务轮流出现，感知辨别目标任务在感觉运动导航任务或判断运动导航任务中途穿插出现。

3.根据权利要求1所述的一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统，其特征在于，所述任务配置模块包括不同难度关卡，在不同关卡中任务的难度不同：

对于感觉运动导航任务：不同关卡的难度通过通道上干扰水果出现的概率控制，干扰水果为非目标水果；

对于判断运动导航任务：在画面上方显示目标任务，不同关卡的目标任务不同，由易到难分别为：目标数字为画面上方出现的单个数字；目标数字为画面上方出现的单个数字的左边或右边数字；目标数字为画面上方出现的两个数字之间的数字；目标数字为将画面上方出现的两个数字加或减之后的数字；

对于感知辨别目标任务：不同关卡的难度通过动物出现的概率控制。

4.根据权利要求1所述的一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统，其特征在于，所述难度控制模块具体为：

在感觉运动导航任务和判断运动导航任务进行中，实时计算训练正确率；当训练正确率小于正确率最小阈值时，按设定比例对角色前进速度进行降速；当训练正确率大于正确率最大阈值时，按设定比例对角色前进速度进行加速；且前进速度不得超出速度最大阈值，不得小于速度最小阈值；

其中，训练正确率为目标水果或数字的收集数占目标水果或数字出现总数的比值。

5.根据权利要求1所述的一种脑功能强化训练的多任务数字干预系统，其特征在于，所述评分模块中，评分的方法如下：

评分结果＝(目标水果收集数-错误水果收集数)×第一加权值+(目标数字收集数-错误数字收集数)×第二加权值+(正确动物收集数-错误动物收集数)×第三加权值。

6.采用权利要求1～5任一所述系统的脑功能强化训练的多任务数字干预方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)显示器向用户显示不同的水果选项、不同颜色的动物选项，用户从两类不同选项中分别选择一种水果作为目标水果、一种颜色作为动物的目标颜色；

2)开始多任务数字干预系统训练：

在感觉运动导航任务中，用户不断切换注意力观察移动画面中不同跑道上出现的水果，通过操控输入设备将角色移动至目标水果所处跑道；

在判断运动导航任务中，随着画面移动，多个跑道上不断生成不同阿拉伯数字，用户根据任务目标选择目标数字出现的跑道，训练选择注意力能力；

在进行感觉运动导航任务和判断运动导航任务中途，系统随机产生感知辨别目标任务，用户通过减弱对感觉运动导航任务或判断运动导航任务的注意力，分散注意力完成执行感知辨别目标任务，在目标颜色的动物出现位置进行输入操作，训练分散注意力能力；

3)训练结束，评分模块对训练表现进行评分，若评分结果超过及格值，进入下一难度关卡，反之，继续本关卡训练。

7.根据权利要求6所述的一种脑功能强化训练的多任务数字干预方法，其特征在于，在训练过程中，显示器画面中的角色沿跑道持续前进，通过难度控制模块调节前进速度；训练结束时的前进速度作为下次训练的基线速度。

8.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储计算机程序；

所述处理器用于执行所述存储器中的程序，以实现权利要求1～5任一项所述脑功能强化训练的多任务数字干预系统的功能。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1～5任一项所述脑功能强化训练的多任务数字干预系统的功能。

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