CN1420744A

CN1420744A - 提高学习能力的方法和装置

Info

Publication number: CN1420744A
Application number: CN00811626.1A
Authority: CN
Inventors: J·F·卡西利
Original assignee: Synaptec LLC
Current assignee: Synaptec LLC
Priority date: 1999-08-13
Filing date: 2000-08-11
Publication date: 2003-05-28
Anticipated expiration: 2020-08-11
Also published as: AU6903900A; CN1229073C; AU780567B2; WO2001012059A1; JP2004500591A; JP4834266B2

Abstract

一种提高使用者学习能力的方法和装置，包括生成一个为时间间隔所分隔开而出现的基准信号，接收来自使用者(6)的一个触发器(4)操作，确定使用者对该触发器(4)的操作和该基准信号(2)出现的时域关系(7)，生成一个引导信号(8)，该引导信号是时域关系(7)的函数，偶尔向使用者(6)发出(9)。

Description

提高学习能力的方法和装置

交叉引用的相关申请

本申请要求申请日为1999年8月13日、序号为60/229361的临时专利申请和申请日为1999年8月13日、序号为60/219321的临时专利申请的优先权，在此通过参考而将其公开内容整体上作为本申请的一部分。发明背景技术

本发明涉及一种提高学习能力的方法和装置。本发明适用于所有年龄段的人，它提供一种技术，其不必涉及明显的个体表面行为(surfacebehavior of the indidual)，因此可以由幼童和婴儿使用。

在美国专利5529498和5743744(在此通过参考而将其所公开内容整体上作为本申请的一部分)中，我公开了一种测量和增强神经运动的协调性的装置和方法。在我的在先专利中所述的技术包括至少偶尔产生和发送给使用者反复出现的基准信号，其相隔一定时间分开出现，并在最后一个基准信号出现之后，利用触发器对经过预定时间间隔的使用者预测的响应加以接收。最后一个基准信号出现之后使用者的响应和预定时间之间的时域关系被确定并利用其生成一个引导信号，该引导信号是该时域关系的函数。该引导信号吸引使用者随着基准信号的出现进行时间调整。

鉴于采用我先前专利所公开的提高神经运动功能技术的巨大成功，我已设想使用该项技术作为计划和排序训练以提高个体的学习能力。这一构思已经经过同级评审研究项目的鉴定，这将在下面作更详细的讨论。

非常重要的是应为幼童提供我先前的专利中所公开的特别有益的韵律能力的训练。如R.Kotulak在“大脑内部，大脑工作的创新性发现(Inside the Brain，Revolutionary Discoveries of How the Mind Works)”一书中所述(该著作由Andrew McMeel出版社于1997出版)，虽然在人一生中大脑都能够都学习，但从来没有任何时候可以赶得上在儿童早期所进行的活动。在最初3年中，一个完全受抚养儿童可以形成一个令人难以置信的复杂的新大脑，这个大脑可使他或她能走路、交谈、分析、烦恼、喜爱、玩、研究，而且具有独特感情的个性。

尽管我的专利中所公开的技术对使用者具有不可估量的优点，我还是发现要以进一步的改进来增强这一优点。

发明概述

根据一个方面，本发明提供一种提高学习能力的方法。该方法包括生成一个基准信号，其按时间间隔分隔开出现，设置一个触发器并接收使用者对该触发器的操作。该方法还包括确定使用者对该触发器的操作和所述基准信号出现之间的时域关系。该方法进一步包括生成一个引导信号并至少偶尔向使用者发出该引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数。

根据本发明一个方面的一种装置包括一个使用者可操作的触发器和一个控制器，该触发器可接收使用者对触发器的操作。该控制器产生一个基准信号，其按时间间隔分开出现。该控制器确定使用者对所述触发器的操作和基准信号出现之间的时域关系，该控制器至少偶尔还向使用者提供一种引导信号，该引导信号是时域关系的函数。对于在一个特殊范围之内使用者对所述触发器操作的信号，该引导信号基本上不发向使用者。所述特殊范围包括所述基准信号的出现。优选地，该特殊范围从所述基准信号出现之前15毫秒到所述基准信号出现之后15毫秒。

根据本发明另一个方面的一种装置包括一个使用者可操作的触发器，该触发器可接收使用者对触发器的操作。该装置还包括一种产生一个基准信号的控制器，该控制器具有按预定时间间隔分开出现并确定使用者对所述触发器的操作和所述基准信号出现之间的时域关系。该控制器还生成一个定向信号，该定向信号引导使用者对所述触发器的操作。优选地，该控制器使得所述定向信号在所述基准信号之前或者在所述基准信号之后，选择性地引导一个使用者对所述触发器的操作。

根据本发明更详细的一个方面，该定位信号用一个视频输出口来提供并描述在一个特定方向上的运动；例如，沿着一条路径向前移动等。该定位信号在基准信号之前或之后，相对于特定方向中的所述运动轨迹，随着横向运动有选择性地引导使用者操作所述触发器。该定向信号还可以指示使用者随着特定方向中的运动速度的变化而对定位信号作出反应。

根据本发明的另一个方面，该控制器具有一个音频输出，其设有一对带有左右扬声器的立体声耳机。由控制器到耳机扬声器所提供的该音频信号改变着使用者大脑中的引导信号的空间感觉。作为使用者对所述触发器的操作和所述基准信号出现之间的时域关系的函数，该引导信号被形成以改变使用者的空间感觉。

根据本发明的另一个方面，包括一个适合由幼童使用者操作的触发器和一个向使用者发出信号的输出口。该装置还包括一个响应使用者的所述触发器操作的控制器，其用于生成一个按时间间隔分开产生的基准信号。该控制器还可确定使用者的所述触发器操作和所述基准信号出现之间的时域关系。该控制器使得所述输出至少偶尔向使用者发出一个引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数。

在一个实施例中，该触发器包括一个带有手柄的物体，其适合于幼童，例如学走路前的儿童等抓握，一个相应于该物体运动的运动传感器。一个输出口可向使用者提供该引导信号，其可以是音频口、视频口、或二者都有。该运动传感器可包括一个加速计，该输出口可以产生一个奖励信号以响应由儿童作的该物体的有节奏的运动或旋转运动，或者这两种运动。该物体还可以包括一个定向部件，如一个旋转质量回转仪，或类似仪器，其可由控制器操作以便使该物体朝向一个特殊方向。这对于帮助儿童从随机运动发展到实际上不颤抖的有节奏的周期性旋转运动是很有帮助的。在另一个实施例中，触发器可以是一个适合于悬挂在儿童游戏区或睡眠区上的一个组件和相应于该组件运动的传感器。

本发明的这些以及其它目的、优点和特点将通过结合附图和下列的详述变得更加清楚。

附图简要说明

图1是根据本发明的提高使用者学习能力的方法示意图；

图2是根据本发明的装置的简图；

图3a是表示引导信号和触发器对应于基准信号出现的操作的时域关系之间联系的一种形式的示意图；

图3b是与图3a相同的表示引导信号和触发器对应于基准信号出现的操作的时域关系之间联系的另一种形式的示意图；

图4是图2中装置产生的视觉显示的侧视图；

图5是图4中装置产生的显示的俯视图；

图6是图2中装置另一个实施例的侧视图；

图7是与图6相同的另一个实施例的侧视图；

图8是与图6相同的另一个实施例的侧视图；

图9是图2中装置再一个实施例的透视图；

图10是另一个触发器装置的俯视图；

图11是图2中装置的更详细的示意图；

图12是与图11相同的另一个实施例的示意图；

图13是与图11相同的再一个实施例的示意图；

图14是表示相对于基准信号的产生，使用者对触发器的操作或响应的定时序列的示意图；

图15是数据建立和输入功能的流程图；

图16是模式和任务选择功能的流程图；

图17是定时中断处理功能的流程图；

图18是时域计算功能的流程图；

图19是使用者信号生成操作的流程图；

优选实施例描述

现在特别参见附图和所描述的实施例，一种提高使用者学习能力的方法(1)包括产生一个具有由时间间隔分开出现的基准信号(2)，提供一个触发器4并接收使用者(6)对触发器的操作。该方法更进一步包括确定使用者触发操作和基准信号出现之间的时域关系，生成一个引导信号(8)，该引导信号是一个时域关系函数，该引导信号至少偶尔被发送给使用者(6)。

一篇题目为“对患有ADHD的儿童进行交互式节拍器^训练的效果”的报告，由Shaffer博士等人写作并作为示例A附上，该报告是按照我现有专利的原理，接受按计划和序列培训15个小时的19名儿童与没受训练的比较组及接受了经有选择的电视游戏训练的第二个对照组进行比较后的结果。Shaffer等人报告发现在12种因素中、下列方面上具有统计上的显著行为差异：注意力、电动机控制、语言处理、阅读以及在攻击行为约束(regulation of a aggressive behavior)中双亲的改进报告。

提高使用者学习能力的方法(1)更可取地是在一个学习能力提高装置10上来完成，如图所示，该装置包括一个计算机中央处理器12，一个监视器14，一个装有程序的计算机可读介质16，该程序可下载到计算机上以便控制装置12(图2)。计算机12优选是一台IBM或者兼容机，拥有100兆赫奔腾处理器或更高的处理器，该兼容机装有Windows98、95操作系统和16兆位或16兆位以上内存。也可使用基于苹果机的平台。计算机12可以是一台个人计算机(PC)、一台网络计算机、一个手持计算机，例如掌上电脑或超心理粒子单元，任天堂游戏单元，任天堂游戏站，一个SAGA或类似物。优选地，计算机12要有至少30兆位有效空间的硬盘存储器。将一个或多个触发器18与计算机12的标准9芯串口相连。计算机12优选地设有一个带有MIDI和WAV性能的立体声声卡(未示出)。计算机12有一个与一对立体声耳机22相连的音频输出口20，另外还可以设有一个与一虚拟现实(耳机)26相连的视频输出口24。

在方法1的一个实施例中，音频输出口20以一种可改变引导信号或引导音调的方式，向立体声耳机22的扬声器22a和22b输出信号，从左扬声器22a到右扬声器22b，以通过使用传统的立体声信号混合技术改变在使用者头部内的引导信号的空间位置。在图3a中对此进行了说明，由图3a可见，对于在基准信号出现之前的反应，引导音调8向使用者头部右侧空间偏移，而对于基准信号出现之后的反应，引导音调8向使用者头部左侧空间偏移，反之亦然。可以结合引导音调频率的变化或其它技术来完成耳机从左到右扬声器音调的变化。如图3b所示，引导信号8`设有一个困难范围，其包括8`a段和8`b段，在基准信号出现2之前的右侧范围(right on)期间，由使用者触发触发器18而形成8`a段，在基准信号2出现之后的右侧范围期间，可由使用者触发触发器18来形成8`b段。在某种意义上可建立一个特殊范围，该特殊范围被称为右上范围(super right on)，其包括基准信号的出现并表示一个格外准确的触发器操作。虽然可以选择大些或小一些的值，但是在所述实施例中，困难范围DR选为基准信号之前的15毫秒到基准信号之后的15毫秒。为了识别使用者的触发操作而设立了困难范围DR。当使用者触发器操作18落入超右侧范围内时，不将引导信号8、8`作为奖励发送给使用者。除了用于超右侧响应的基准信号以外，还可以为使用者提供无声信号。或者可为使用者另选提供一种用于右上侧响应的愉悦的声音。一种是非敲击声。另一种是具有较低的音量的声音。

对于早于基准信号的右侧范围中的响应，引导信号8`a随着使用者的应答数量而以音调变化，使用者的应答相对于基准信号早一些。在所述实施例中，引导信号部分8`在一或两个8度音上延续，但也可以采更高标度或更低标度。对于晚于基准信号的右侧范围中的应答，引导信号8`b处于比引导信号部分8`a高一些的音调上，优选地在一个或两个8度上延续，但可以比这个量更大些或小些。在所述实施例中，位于基准信号相对两侧的引导信号8`a和8`b之间存在一个线性关系。引导声音8，8`a和8`b的目的是自然地和下意识地将使用者带向基准信号。

对于先于困难范围DR的应答，被称为VE点，可以产生一种与引导信号8`不同的声音，例如人的声音。优选地，对于非常早的应答，可以是以低音调说“哎呀”。类似地，使用者非常晚的应答可形成一种与引导信号8`相当不同的声音。一种是人以高音说“哎呀”，反之亦然。也可以在困难范围以外使用另一种不同的声音，如一种与引导声音不同的乐音，一种恼人的声音，或这一类声音。

在所述实施例中，非常前(VE)和非常后(VL)声音的区域按前期和后期使用者应答的平均百分比而适当地确立了。虽然可以选择一个不同的百分比，但是在所述实施例中，很早的一个点设为早期使用者触发器平均触发的110％，很晚(VL)的一个点设为后期使用者触发器平均触发的110％。建立适合于使用者的困难范围的目的是保持该测试很容易启发使用者，并保持使用者挑战和知识增强进步的难度。无论何时只要使用者能够连续产生多个这样的右侧，就可以观察到多个爆发(multiple burst)的表现。例如可定下一个目标，用装置10来获得每1000重复中一定数目的多个爆发。

在初始设置中，当介质16上的软件被装到CPU12上时，该软件对计算机12中的时间记录进行测试，以便及时检验它复制的准确率。如果时间记录的工作令人满意，那么介质16上的软件可以利用该时间记录卡去形成提供给耳机22的信号。否则介质16上的软件将利用计算机12操作系统中的MIDI和WAV文件或类似文件形成提供到耳机22的声音，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

为了允许使用者响应涉及一个或多个触发器18的一系列训练，触发器18可包括一个手动触发器18a、一个手动触发器18b和一个脚动触发器杆18c。举例说，这可以包括一起拍手，与引导声音一起拍手，轻敲首选的手，轻敲非首选的手，交替轻敲脚尖，轻敲首选脚尖，轻敲非首选脚尖，交替跺脚跟，跺首选脚跟，跺非首选脚跟，交替敲首选手/非首选脚尖，交替敲非首选手/首选脚尖，平衡非首选脚和敲非首选脚尖，或类似方式。对于熟练人员也建议使用其它练习方式。另外，触发器可以连成使用者能够直接操作的另一种项目，如一个高尔夫球棒或类似物。当使用者使用触发器18进行各种训练时，一个基准信号和一个引导信号将穿过耳机22提供。然而为了使使用者单独以引导信号来操作，有时也可以去除基准信号。应该清楚，可以存在包括视觉引导信号在内的其它形式的引导信号，这将在下面更详细地讨论。另外，在某些情况下，可完全省略引导信号，例如常常测量使用者对计划和序列训练的响应。

装置10可包括一个附助工具来进一步提高使用者的定时精度。装置10产生一个方向信号27，其可显示在一个视频显示器上，例如监视器14，虚拟现实耳机26或类似方式。方位信号的作用是以某种方式引导使用者到手动触发器18，该方式可从平常的尝试过程到以尽可能接近预期基准信号的出现操作触发器。引导使用者改变触发器操作的一种方式是引导作用者在基准信号出现之前，发出一系列有意的反应。指导使用者改变触发器操作的另一种方式是指导使用者在基准信号出现之后，有意地产生一系列反应。通过给使用者提供不仅能产生接近基准信号的一系列反应的工具，而且在基准信号之前的一系列有意的反应和基准信号之后的一系列有意的反应，使用者可达到一增强的定时精确的感觉。一旦使用者在一给定数目重复中能够产生多个“超右侧(super right-on)”爆发，如象每重复1000次中80-90的多个爆发，就可以施加一个方向信号27。另外，可伴随基准信号为使用者提供一个娱乐信号以帮助使用者从精神上滤除外部分心的事情并下意识地集中在基准信号上。

一个包括方向信号27的“虚拟通道”如图4所示，其中几何形状28，正如一条虚拟通道中部的向下的条纹，表示使用者反应的特殊的精确度水平，象15毫秒或更少的“超右侧”反应，一个合适的“右侧”或“困难范围”，或另外的这样的值。条纹28由左侧的表示拍子前反应的适当范围区的区域30和表示拍子后反应的适当范围区的区域32所环绕。方向信号27也包括边界区域34和36。区域34指示使用者的VE反应，该VE反应在处于适当范围30中的基准信号之前相当远处。区域36指示使用者的一个VL反应，该VL反应在处于适当范围30中的基准信号之后的相当远处。优选地，适当区域30和32是适当的范围，其加宽或变窄以响应使用者反应的变坏或提高。当使用者反应落在区域34或36时，可产生一个不同的声音。这个声音可以是发出来象“哎呀”这样的人的声音，一个令人讨厌的在耳机中产生的副反应，如“蜂鸣声”，“BONG”或类似声。方向信号27优选地以一种沿着条纹28给出运动感觉的方式由计算机12产生。这种运动感觉能够通过如石头或砖状物在通道几何形状、通道壁的特征的变化来造成，将条纹断裂成一连串好象在运动的片段，或类似方式，这在技术工人能力范围内将会不错。当使用者形成区域28的反应时，使用者将看来象是沿着方向信号27确定的场景以一个特别的速度在移动，该速度可能一开始是一个渐增的速度。然而，如果使用者反应使得该使用者超过一个特别的次数连续碰撞区域34和36中的壁，例如2-3次，则这种动作将使得沿条纹28的运动减慢或停止。因此，使用者能够在区域28中连续地作出反应，该使用者接受了运动的感觉，打边鼓碰撞34，36的壁时，使用者可接收退缩的感觉。这将使使用者认识到他们的反应与基准信号有偏离以便使使用者保持与基准信号同步。

如图5所示，当使用者沿条纹28移动时，图4中的虚拟通道场景向左和右侧弯曲。基准信号，使用者反应和引导信号之间的关系相对于由几何形状空间28占据的虚拟空间来说保持不变。由于通道场景趋向右侧，如点A(图5)，使用者被迫产生区域32中的反应，其在基准信号之后，以免碰撞一个壁。当通道场景屈向左侧时，如点B(图5)，使用者被迫产生区域30中的反应，其在基准信号之前，以免碰撞一个壁。可以使用其它的虚拟景观，如企图在山上升起气球等来产生一个方位信号。可以看到，方向信号27设置了一种有用的定时练习，这不仅增强使用者的与基准信号的相互作用的感觉，而且要求使用者能够可选择地和可控制地在基准信号出现之前和之后移动使用者的反应。已发现这还延续了计划和可增强使用者在注意力、语言处理、阅读能力和攻击行为等方面的学习能力的序列培训。

一种适合于婴儿、会走路前儿童，初学走路的儿童等幼童来操作的学习能力增强装置40，包括一个适合于幼童使用者操作的触发器(图6)。在一个实施例中，幼童可操作的触发器包括带有一个或多个手柄54的主体42。一个与主体一起移动的运动传感器44和一台监控使用者操纵主体42操作的计算机46。设置一个或多个输出以便至少偶尔可向使用者提供一个引导信号，这样的输出端可以包括一个扬声器48，以便产生听觉输出，一系列光，优选彩色光50a-50f以便产生各种视觉效果模型，任意一种视频显示器(图6和7)。运动传感器44可以是一个加速器，一个运动传感电路，一个固态多轴加速器等，其可通过使用者抓住主体42的手柄54来测出主体42的运动。当婴儿一开始抓住装置40时，它可以随盒体42的均匀运动，在指示器50a-50f上产生一系列舒服的光显示和/或扬声器上的声音。当婴儿开始进一步挪动装置40时，当盒体以推定的样式移动，例如有节奏地，不抖动地方式，象在特定平面上旋转运动，就可以给婴儿提供另外的奖赏。由于使用者形成这样推定的样式，就可以随后产生一种基准信号并利用例如扬声器48提供给婴儿。该参考声音可由使用者前面运动的平均值来形成。另外该基准信号可由计算机46内部产生，并提供给幼童或婴儿。当使用者开始以接近于参考声音的定时移动装置40，扬声器48和/或视觉指示器50a-50f和52可以向使用者提供一种引导声音和/或奖励指示。过一会儿，使用者就能够以一种方式移动装置40由扬声器和/或视觉指示器50a-50f产生有规律的愉快的引导声音。也可以设想在带有来自扬声器48的听觉部件。显示器52上形成有启发性的显示。例如，使用者可通过一个真实的或动画字符来谈话以便在训练期间正确地指导使用者。

另一种学习能力提高装置60a和60b是独立的单元，有意让儿童用一只手单独抓住(图7)。每个单元包括一个单个手柄54，一个扬声器48和一个加速器44。在所述实施例中，通过每个装置60a，60b与遥控控制器之间的通讯连接线62a，62b，一个控制器46`放在离装置60a，60b很远的地方。通讯连接线62a，62b处于与控制器46`相连的收发器61和装置60a中的分立收发器63a和装置60b中的63b之间。这允许控制器46`去协调两个装置60a，60b的反应并对两者的运动作出响应，这样的结合对技术人员是明显的。通讯连接器62a，62b最好是无线的，可以是红外线连接，可以是无线电频率连接，例如使用“蓝牙协议(Bluetooth Protocol)”或其它类似方式。每个装置60a、60b可以另外包括一个定向装置64，例如一个旋转质量回转仪，一个电动机或类似物。每个定向装置64处于计算机46`的控制下，并允许计算机46`在特殊方向上安排每个装置60a、60b的主体42a、42b。例如，这允许计算机46`在使用者前面的训练期间对主体具有的相同方向的每个装置进行定向。计算机46`影响主体42a，42b的方向的能力也使得计算机可以用所希望的旋转、非颤抖运动在平面中移动主体来训练使用者，同时当有建设性运动时给予使用者奖励。在使用者在定向装置64的帮助下获得奖励之后，那么最后计算机46可以停止使用。

另一种学习能力提高装置40`包括一个一个具有手柄54`的婴儿玩具形状的盒体42`(图8)。另外装置40`与装置40、60a和60b相同。还有另外一种学习能力提高装置80包括一个触发器组合体82，其适合于悬挂在婴儿围栏、婴儿床或类似物84上。触发器82通过儿童的接触，例如碰撞，踢互相支撑在婴儿围栏、婴儿床的一系列组件86，进行响应。组件86最好是基本色并可以是各种各样的形式，例如几何形状、动物状等。响应于儿童踢打和敲打组件86，外部话筒或闪烁灯可以被启动。当使用者打击任何样式的组建86，话筒和/或闪烁灯的启动可以增加强度、重复性等。这个目的是当使用者操作触发器82的组件86时，诱使使用者连续提高有节奏地操作的能力。所增加的强度和/或反应频率的目的是为了保持儿童的注意力并系统地激励他们作得更好。

对学习能力提高装置的更详细的说明如图11所述。除处理器12和监视器14之外，计算机系统20包括一个鼠标150、键盘152和打印机156。硬驱158可以包含象使用者数据、工作摘要数据、工作细节数据和其他数据。

另一种学习能力提高装置10`包括一个中央处理器12a和一个远程处理器12b(图12)。中央处理器12a可以用程序管理、任务管理、数据管理、时间序列产生等。远程处理器12b可以控制触发器18a，18b的输入和输出功能以及使用者接口耳机22。远程处理器12b还可以负责形成提供给使用者的基准信号、娱乐信号、引导信号和类似物。中央和远程处理器12a，12b可以通过一个通讯连接线163相连，其可以是硬布线，局域网、广域网，全球网，例如internet等。

在另一个替换实施例中，一个学习能力提高装置10``包括一个中央处理器12a`和一个远程处理器12b`(图13)。除了可操作的触发器和耳机的输入/输出口外，远程处理器12b`可以包括一个小键盘160和显示器162。在这种方式下，远程处理器12b`、小键盘160和显示器162可以结合起来成为可由使用者携带的小型便携式设备，例如可附加在使用者的腰带等处，与此同时，使用者戴着耳机22并操作触发器18a和/或18b。远程处理器12b`可以通过一个通讯连接器164与中央处理器12a`相连，该通讯连接器可以是遥控连接器、如红外连接、无线电连接，或其他已有的遥控连接方式。中央处理器12a`可以用于改变远程处理器12b`中的软件并处理远程处理器12b`所产生的数据。另外，远程处理器12b`可以以独立方式来操作。

一种由学习能力提高装置12进行的定时评估的示意图如图14所示。参见图14，参数I表示基准信号产生的时间。参数R表示另一个基准信号产生的时间。如果使用者的反应发生在间隔“a”中，该反应相对于在I处产生的基准信号要迟后。如果使用者的反应发生在间隔“b”中，该反应相对于在R处产生的基准信号要早。对于每个基准信号发生之间的序列，图14所示的时间间隔将被循环重复。

如果使用者在相对于基准信号I的I+S区间中响应，或在相对于基准信号R的R-S区间响应，则使用者的反应被认为是处于超困难(superdifficulity)范围。这被认为是一个相当精确的响应。这也可以看作是“超右侧”范围。如果使用者在I+D区间中响应，则认为该反应相对于基准信号I迟后，但在一个困难范围D中。如果使用者在R+D区间中响应，则该反应被认为相对于在困难范围D内基准信号R超前。如果使用者在I+D和R/2之间的间隔区间中响应，则该反应被认为相对于基准信号I非常迟后。如果使用者在R/2和R-D范围中响应，则该反应被认为相对于基准信号R非常超前。

由学习能力提高装置10执行的程序164开始于一个数据建立和输入功能，包括一个显示在监视器14上的图形使用者界面166，在此使用者选择和执行168处的一个程序(图15)。在步骤170处，一个用于创建和打开文件的屏幕或菜单显示在监视器14上，使用者在172选择一个功能来运行。如果使用者选择174处的新文件，则监视器在176处显示数据输入屏幕。然后在178处该程序提供识别治疗专家。如果使用者在172选择在182中的打开已存文件，则该文件被打开并在180显示一个选择模式的屏幕。如果使用者在172选择退出程序，则该程序在184处退出并返回166的图形使用者界面。

然后该程序继续模式和任务选择功能，在此由180步骤显示选择模式的屏幕(图16)。当屏幕显示步骤180选择的一个模式时，使用者在一个短的测试程序184、一个长测试程序186和一个训练程序188中作出一个选择182。该短的测试模式184是比长测试模式的测试/再测试精度低的快速诊断工具。短的测试模式184包括一个在长测试模式中执行的一个测试子设备，如没有引导声音的拍双手和/或带引导声音的拍双手。这种短形式主要用于在每期开始和/或结尾时进行韵律训练188的使用者。长测试模式186包括多于14或16项任务，通常不向使用者提供引导声音的执行。长测试模式主要用于不进行韵律训练时或韵律训练之前或之后。如果选择训练模式188，则呈现给使用者基准信号和引导信号两个信号，或只有引导信号，同时最好在训练指示器或治疗专家的指导之下，指示使用者去进行各种手动传感器18a和/或脚动传感器18b的操作。当选择182处的模式时，在190步骤在监视器14上显示适当的任务，操作字符可以由使用者在192步骤根据步骤194出的选择任务来选择。

然后程序164执行一个定时中断处理功能(图17)。当使用者或训练者选择196步骤的“开始”功能时，计算机在步骤198、200、202从内存中取出D，S和R并在步骤204根据所取出的参数计算I的值。在步骤206、208中，定时器中断被初始化，程序在I处开始。然后在步骤212程序检查使用者触发器(18a，18b)的启动。如果在步骤212接收了一个使用者输入，则在步骤214处理该使用者输入(图18)。如果在步骤215确定出到了该产生基准信号的时候，那么程序继续到图19，在图19中步骤216处确定是否启动了基准信号。如果步骤216启动了基准信号的功能，则产生一个基准信号并提供给使用者，例如用耳机22。

然后在步骤218中确定是否计数器已递减到0或训练者选择停止功能。计数器在每个模式的开始设置，具有随所选择模式而改变的一个长度。如果计数器还不等于0，程序继续到步骤208，在此处另一个滴答声被处理，程序检查使用者的输入(212)并处理参考声音(215)。当在步骤218处确定出计数器等于0或训练者选择“停止”功能时，程序返回到模式选择显示屏幕(180)。

一个时域关系计算功能由图18中执行。当在步骤214中收到一个使用者输入时，程序在步骤220读出处理器滴答值并在步骤222计算已过去的时间参数(E＝U-I)。在步骤224，参数A被更新。A是使用者相对于基准信号的平均反应，保持在毫秒。为了由治疗专家监控和在数据库中记录的目的，A的值可以显示在监视器14上。虽然说明了平均反映的使用，但数据库可以以几毫秒前或几毫秒后存储使用者的每一响应。参数H在步骤226中更新。H是特殊测试期间进行的使用者输入的数量。

然后在步骤228中确定是否E大于或等于I以及小于I+D。如果是，则在步骤230测出接收到一个迟后的响应。然后在步骤232确定是否参数E大于I+S，如果大于，则在步骤234中生成一个引导信号，如果特殊模式要求引导信号展示给使用者则将其送到耳机22。引导信号最好在任选训练模式188期间形成，但不在短式和长式测试模式184和186期间形成。如果在步骤232测出E值不小于I+S，则将接收到一个超困难范围内的迟后响应。即使特殊模式要求给使用者展示引导信号，最好对在超困难范围内的响应也不产生引导信号。这给只能听到基准信号而没有引导信号的使用者提供一个指示，使用者已产生了一个超困难范围内的响应。

如果没有满足步骤228的要求，则在步骤236判断是否E大于I+D和小于R/2。如果是，则在步骤238中测出使用者响应很迟后，如果特殊模式要求产生引导信号，则在步骤234产生一个适当的引导信号。如果步骤236的条件没有满足，则在步骤240确定是否E大于R/2和小于R-D。如果是，则在步骤242测出接收到一个非常超前的响应，如果产生了引导信号则在步骤234产生适当的引导声音。如果步骤240的条件未满足，则在步骤244中确定是否E大于R-D和小于R，如果是，则在步骤246测出已接受一个超前响应并在步骤248确定是否该响应在超困难范围之前，如果是，且引导声音正在产生，则在步骤234产生一个适当的引导声音。如果在步骤248确定出E在R-S和R之间，即使引导声音正在产生，也没有引导声音产生。这指示使用者其响应是在超困难范围内。

由此可见，学习能力提高装置10、10`、10``、40、40`、60a、60b和80提供了教导使用者的能力，包括幼童，学习技巧而不涉及使用者的外表或表面行为。对于使还不能进行公开表面行为任务的非常小的儿童从我以前专利中所述技术受益是非常重要的。这通过引起使用者想要学习并对加到使用者的刺激进行响应的兴趣来实现。当使用者进行有创意的运动方式时也奖励使用者。装置40、40`、60a、60b和80可以与其他装置相结合，例如实心动物、运动物体等，以便进一步增强装置的有效率。儿童参加的时间比较长，装置40、40`、60a、60b和80将增加奖励。这提高了儿童恢复的能力并维持大脑的多任务功能。装置40、40`、60a、60b和80也可以与“神经学心理病诊断方法和装置”一起使用，其公开在序列号为60/219321，申请日为1999年8月13的已转让的申请中，在此通过参考而将其作为本申请的一部分。

其它改型对技术人员来说可以想到。在图10所示简单形式的一种学习能力提高装置，具有一个触发器72由一系列子触发器74组成。该装置的其余部分未示出，但可以见图1所示。可以向使用者提供一种子触发器74，并指导其以尽可能接近基准信号的特殊方式来操作子触发器。基准信号可以作为一种听觉或视觉信号提供给使用者或者可以是一种内部信号不提供给使用者。当使用者成功地按照尽可能接近基准信号的特殊方式操作子触发器，以对技术人员显而易见的方式对成功结果设立一个奖励。

在所有装置10、10`、10``、40、40`、60a、60b和80的实例中，基准信号可以不依赖使用者的运动由控制器内部产生或者通过响应使用者之前的一系列运动而产生。例如，使用者可以操作触发器从2-10次或更多次而没有基准信号。控制器对这些操作进行分析并基于平均间隔值或使用者前面操作的节拍建立一个基准信号。该控制器可以随着使用者操作的平均变化连续地调节基准信号。引导声音可以提供给使用者以提高使用者改变他/她的触发器操作与基准信号并驾齐驱的能力。同样的原理可以用于二个或以上使用者，他们作为相互作用组的一部分操作各自的触发器，使用结合起来的触发器操作的平均数，由此建立了基准信号的速度。另外在该组中只有一个人可以控制基准信号的速度，基准信号可以一直提供给使用者或者可以周期性中断以允许使用者准确地对使用者的内部定时机制进行响应。基准信号和引导信号可以形成为听觉、视觉或二者的结合。

对明确所述的实施例所作的变化或改进可以在不脱离本发明原理情况下进行，其只被后附权利要求的范围所限制，这可按照包括与专利法等同的规定来解释。示例A

AJOT Assignment#99-131

对患有ADHD的儿童进行交互式节拍器^训练的效果

R·J·谢弗，博士

密歇根州立大学

人类药物学院

儿科及人类发展副教授

L·E·亚科克斯，博士

阿基纳学院心理学教授

J·F·卡西利，主任(通讯作家)

神经技术研究中心

3090 Dawes SE

Grand Rapid，MI 49508

616-246-1301

Email- csssily@interactivemetronome.com

S·I·格林斯潘，医学博士

乔治·华盛顿大学医学院

精神病学，行为科学，及儿科临床教授

R·F·塔奇曼，医学博士

迈阿密儿童医院

迈阿密大学医学院

神经病学教授

小P·J·施特默尔，博士

马东娜大学关键词：电动机规划及序列技术

交互式节拍器的效果

人的一生中较早开始的参与能力，是学习、思考、影响他人、掌握基本的专科院校技能的一个极其重要的能力部分(GreenspanLourie，1981；Greenspan Lourie，1997；Mundy Crowson，1997)的关键组成。持续注意力，约束竞争刺激和从事结合注意力的相对缺乏可以在注意力，学习和发展紊乱中发现。这些缺陷是几种临床性紊乱，包括注意缺陷障碍(ADD)，普遍发展障碍(孤独症频谱障碍)，语言障碍，运动原障碍，包括读、数学和写的特定的学习障碍(Mundy，1995；Barkley，1997a)。

渐增的证据暗示例如运动计划和序列，韵律和定时的广义解释是与注意力问题有关的。在抑制和执行功能方面的缺陷，其包含运动模式和行为的规定和序列，由Barkley(1997b)假设在理解注意力缺陷/好动症方面是重要的。在注意力和运动规定方面之间的重要的联系，包括抑制(Schonfeld，Shaffer&Barmack，1989)，速度、韵律、协调和溢出已经由几个调查者假设(Barkley，Koplowitz，Anderson&McMurray，1997；Denckla，Rudel，Chapman&Krieger 1985；Piek，Pitcher&Hay，1999)。Gillberg(1988)已经描述，一组带有注意力、运动控制和孤独缺陷，成为DAMP综合病症的儿童。在最近的研究中，Kadesjo(1998)发现在注意力缺陷和运动原笨拙之间有相当大的重叠。在该组儿童中，注意力和运动原问题二者的合并趋向变化的症状诊断。(Hellgren，Gillberg，Gillberg&Enerskog，1993；Hellgren，Gillberg，Bagenholm&Gillberg，1994)。Piek(1999)最近表明在ADHD男孩中的不注意症状的严重性是运动协调困难的一个重要预告。而且，近来工作显示近一半的带有发育协调障碍(DCD)的儿童转为严重的ADHD征兆，7岁时DCD的诊断与10岁时所限制的阅读理解力有关(Kadesjo&Gillberg，1999)。

按照发育、个体差异、采用动态系统理论(Smith& Thelen，1993；Gray，Kennedy & Zemke，1996a，1996b)来理解儿童的适应性和不适应性行为的关系(DIR)模型(Greenspan 1992；Greenspan& Wieder，1999)，一个儿童将多种独特的处理能力，包括运动计划和序列，变成与其他人和物理环境相互作用，以便构造出在学校和在家中综合的适应模式例如注意和完成多个步骤。而且在陷于ADHD的神经网络和定时规定和运动计划中有很大的重叠。这些网络包括前额和大脑的沟回区域。最近采用功能性MRI评估的研究表明患有ADHD的儿童具有对负责高度顺序运动控制的前额系统的异常刺激(Rubia.et al.，1999)。

在运动原规则、注意和执行功能之间的关系暗示，目的是增强运动计划，序列化、定时和韵律化的技术，可以起到提高参加和学习能力的作用(Greenspan，1992)。交互式节拍器，已获专利权基于PC的交互式传统的音乐节拍器，在1992年研制(Cassily，1996)，提供一种新的教学技术，旨在促进多个处在中枢神经系统处理能力假定包括在运动调节中。自从1696年由Etienne Loulie发明，非交互式节拍器一直用作临时教学工具。交互式节拍器(IM)首先使用现代计算机性能给这个传统工具加入一个交互式元件。代替使用者必须回答他们自己时间精确度的大脑判断，IM为使用者提供精确(to.5ms.)的实时引导声音以指示他们的时间精确度，正如他们进行一系列前述运动一样。音调和空间变化的引导信号使使用者能够有意地修正正在产生的计划和定序以及定时错误。

前序研究已显示，在IM上一个人的表现水平，其包括计划、定时、与发育有关的运动调节的韵律、学习和注意力问题，在研究院完成的改进以及年龄期望的完成，在学校期间改变了。(Kuhlman &Schweinhart，1999)。带有发育和学习障碍的在使用IM培训的特殊教学班的儿童已经证明其与没有受此培训的类似组相比在运动表现方面获益，而未培训的组在同样时间内没有提高。(Stemmer，1996)。

最近的研究已经显示IM训练可以提高运动原控制，注意力集中、和在高尔夫方面的运动表现(Libkuman & Otani，1999)。目前的研究首先被控制在符合用于注意不集中异常的DSM-IV(APA，1994)标准的一组儿童身上进行临床试验。该研究的目的是确定交互式节拍器对诊断ADHD的一组儿童在所选运动和认知技术方面的作用。

研究设计

本研究使用实验性预测，迟后测试测量设计(见表1)

表1实验性研究设计

	治疗组
	治疗组		交互式节拍器N＝19	控制组N＝18	电视组(电视)N＝19
预先测试	预先测试	预先测试	交互式节拍器N＝19	控制组N＝18	电视组(电视)N＝19
预先测试	预先测试	预先测试	IM训练期间3星期期间内15次1小时课	无活动	电视训练期间3星期期间内15次1小时课
迟后测试	迟后测试	迟后测试	IM训练期间3星期期间内15次1小时课	无活动	电视训练期间3星期期间内15次1小时课

实例

受检者由进行这项研究的较大城区内的患有ADHD的6-12岁男孩选出。通过当地学区、医生、心理学工作者、精神病医生和在当地报纸作广告招募了75个志愿者，他们具有儿科医师、儿科专家和/或心理学家/精神病专家的临床诊断证明，符合注意力不集中好动异常病症的DSMIV标准。测试管理者甄别和预测或后测了每个随机分配给他们的儿童。对患者的父母来说所有测试和治疗都是免费的。所有的测试管理者被付有报酬，有资格的心理学家或有执照的职业临床(OTRS)专家在执行他们各自的测验中作出证明。测试管理者没被通知研究的目的，不知道关于谁接受什么样的治疗。

作为以上的结果，有19个患者从志愿者库中下来，或者由于不符合临床或研究标准，或者有严重的学习、认知缺陷、神经上、精神焦虑或抑郁问题。按统计，这组中56个合格参加者的年龄在6-12.5岁，86％的白种人，14％的其他种族人。32％人的父母或监护人收入在4万美元以下，38％为4-6.9万美元，30％在7万美元或以上。80％患者的父母或监护人受过大学教育。

父母和儿童都被告知研究的目的是“探索治疗和控制ADD/ADHD的非药理学的方法以及研究中要用的治疗是基于计算机的交互式治疗程序”。他们被告知所有参加者最终将接受所有的治疗。直到治疗和迟后测试完成，没有提供有关研究的进一步的信息。

一名与其管理者交战，在第2天从研究中去掉。研究完成以后，电视组和对照组的参加者都接受了IM治疗。使用仪器

将4个主要性能类定为评估的目标。该评估装置选择心理学家，职业治疗专家和教育团体最常使用的那些。只有已显示是可靠和有效的评估仪器才被使用(见每个仪器的参考资料)。来自下列仪器的汇总和辅助成绩常用于评估以下方面：

注意力和集中：1)注意力改变的测试(TOVA)，一个25分钟的计算机基础测试是最广泛使用的ADHD客观测量之一。(Greenburg &Dupuy，1993)。2)试验者们速度尺度-教师和父母修订版(CRS-R)，由父母和老师完成的一个问卷是最广泛使用的ADHD客观测量方式之一(Conners，1990)。3)Wechsler的儿童智力测试第3版本(WISC-III)是很著名的并被广泛接受的儿童智力测试(Wechsler，1992)。4)Achenbach儿童行为检验表，一个由父母完成的问卷，测量内部问题或外部行为(Achenbach，1991)。临床操作：1)试验者们速度尺度。2)Achenbach儿童行为检验表。3)感觉器官剖面-评估听觉、视觉、活动水平，尝/闻，身体/位置，运动、触摸、情绪/社交功能(Dunn& Westman，1995)。4)Bruininks-Oseretsky运动原效率的测试(B-O)(被选为辅助测试)评估双方互相协调，上臂协调性和上臂速度和灵活性(Bruininks，1978)。

学术和认知的技能：1)宽范围成果测试-3(WART 3)(读和写)评估阅读译码，拼写和数学计算。2)语言处理测试(LPT)评估基础语言(Wilkinson，1993)。

患者在一天的同一时间预测和后测以控制治疗时间表和生物钟。在提供等价形式的测试上，对先迟后测试，然后预先测试要使用一种不同的形式。预先测试和迟后测试之间的期间是4-5星期。IM治疗和电视治疗对照组管理人员

IM治疗和电视治疗的参加者随机分配给对这两组进行治疗的管理者。该管理者可以是大学毕业生、学生，和/或没有高级学位的个人，没有预先的正式治疗和教导。每个管理者接受同样6个小时的IM和电视游戏的指导。

IM组和电视组的周围环境和治疗安排表是匹配的。管理者们按照一个两组患者用的每日治疗状况指导手册来控制对话的构成、对话中的时间花费和所给奖励的数量。患者被要求不要与其他患者交流经验。

治疗-交互式节拍器和电视游戏交互式节拍器装置

用于本研究的已授权的IM装置包括一个奔腾计算机，IM软件程序，两只耳机和两个接触式传感触发器。当被触发的手与另一只手接触时同时拍手，或者当一只手被拍在大腿上时，一个触发器，一个带有系在手掌测接触传感器的特殊手套，准确地感觉到。另一个触发器，一个放在地板上的平的塑料垫，当脚尖或脚跟走在上面时，它可以准确地感知出。

当参加者随着耳机中所听到的稳定的节拍器参考敲打声合拍子轻拍肢体时，触发器通过电缆送出一个信号到IM计算机程序。该IM精确地分析，当按时轻打出现与参考敲打有关时，出现依次敲打，马上将定时信息换成引导声音，该引导声音随每次敲打的出现参加者可在耳机中听到。音调和从左到右耳机的引导声音的位置随着每个敲打的精确度而精确地改变。IM程序形成计划和排序的准确记分(IM记分)，按毫秒显示在屏幕上，向管理者指示参加者的响应与参考拍子有多么接近。每次练习后都显示出参加者的IM分数，这看起来能促进他们做得更好。

IM培训。IM培训的目的是帮助参加者提高他们有诱惑地注意的能力，在连续的时期中没有被内心想法或外部的干扰所打断。单个肢体运动训练作为系统外部催化剂被用作一个基础的精神集中提高方法。每个患者经受15个一小时的IM治疗课，每天一次课，经历3-5星期的时间。每一课包括4-8个以每日课程手册中所述的特定重复次数进行重复练习。可以以每小时重复54次的预设速度进行训练，每次训练的重复次数从第一次课时的200增加到第9次课是最大数2000。

设计13次IM治疗训练来帮助参加者把他们的努力朝着提高精神集中力上，而不是提高新的身体运动技巧上。这种练习包括：一起拍两只手，但用一只手拍大腿上部，两个脚尖交替地敲地板触发器，脚跟交替敲打，单独踢一个脚尖或脚跟，交替着在腿上拍一只手和用另一只脚尖踢地板触发器，当一个脚踢另一个脚尖时用一只脚来平衡。

在开始第一次IM治疗课之前，给IM参加者们进行一个自动IM预测以定量确定他们辨别定时方式的能力，有兴趣地去参加一项任务并做简单的运动修正。该IM预先测试也指示出是否在IM治疗的开始阶段他们具有一个或以上的计划和排序缺陷方式，这必须被写明地址。IM治疗方式被设计并按照每日训练指导书的指令分阶段地来完成。

在第一阶段，管理者帮助参加者打破在IM预先测试期间辨别出的已有的计划和排序缺陷方式。最经常鉴别的6个计划和排序缺陷方式是：(1)分离的(这写些反应是混乱的和随机的且与无论什么节拍都没有关系-3个患者)；(2)对照(在一些拍子内，患者的响应一贯地在拍子中间移动而不是在拍子上-6个人)；(3)温湿图(利用了不适当的快速颤抖型运动-16个人)(4)(在参考敲击之前的响应连续地发生方式-18人；(5)(在参考敲击之后的响应连续地发生方式-1人)；(6)听觉超敏性(患者例外地被计算机产生的引导声音分心，该引导声音早最迟后测试工作期间被加到耳机上混合，这由他们在那项任务上的IM毫秒分数指示出，2-3次较低精确度，然后前面的13项任务在没有引导声音的情况作完了-7人)。

最初的IM治疗课致力于帮助参加者学会如何辨别出他们自己动作引发的声音与稳定的IM节拍器的敲击声。他们被指导作出平稳的、可控的手和脚的运动，该运动连续地通过一种重复方式循环往复在节拍之间的任何时候也不停止。参加者反复地被指导集中在节拍器敲打上，努力不被他们自己的思维或周围发生的事情所干扰。当参加者已经打破已有计划和排序方式，能够取得在安排手册中所述的IM毫秒分数平均值时，他们被认为取得了开始第2个阶段IM治疗程序的所必须的合适的控制和精确度。

在第2个IM治疗阶段期间，参加者被引导将他们的注意力只集中在稳定的标准敲击上，而不考虑他们自己的产生引导信号的触发器，内心思维和周围无关的刺激。也被指导保持重复他们的运动方式而不作任何有意的调整。这样做通常使得参加者的IM分数明显提高，按敲打声不费劲地抑制走神的经历似乎取得了积极的促进效果。从一课到一课，参加者能够不受干扰的吸引集中在节拍器敲打上的时间加长了，他们IM程序的分数相应地提高了。在培训期间多数IM参加者看起来似乎极大地被促进去取得尽可能最好的成绩。按照IM训练的成绩，IM组中的每个参加者改进了他们的计划和排序，在训练结束时能在相当长的期间内保持在任务上而不受干扰。电视对照组的安慰治疗性计算机游戏训练活动

有5种常用的基于PC机的非暴力电视游戏作为电视对照组的安慰治疗剂。每个都涉及眼和手的协调，先进的智力规划和多任务排序。在每个游戏中，患者与计算机程序对抗玩，获得的每个新级别都增加了游戏的难度。

管理者以与他们执行IM安排手册相同的方式，接着执行每日电视组训练安排手册。手册中所述内容提供患者与IM组同样方式的管理、关注和支持。每个人进行15次一小时电视训练课，每天一课，持续3-5周。每节训练课包括一些电视游戏练习，每个电视游戏练习所用时间长度从第一课到最后一课逐渐加长。

分析样本设计和结果

随着所有56个参加者预先测试的完成，采用一个相称的随机分配过程来构成第3治疗组。在分配过程中用到3种因素：药物剂量(毫克/每体重)、参加者的年龄和由TOVA ADHD分数所确定的ADHD程度。选择这些因素来控制医疗效果、发育的年龄差异和ADHD的程度。这三种匹配变量的变化分析显示这3个对照组之间P＜0.05，没有显著差异。患者种族，父母教育程度和父母家庭收入这三个统计学变量的Chi平方分析表明P＜0.05，没有显著性差异，认为这三个对照组是相同的社会经济因素。

58个预先测试的变量分析显示在三个对照组之间只有一个统计学上的显著差异。Sakoda`s(1974)的显著性差异检验表表明了在58个显著性检验中偶尔出现一个P＞0.5的显著性差异的概率，产生这一情况可能是一个偶然的偏差。其它57个因素的P值在超出P＞0.05，确立出对照组在统计学上的等同性。模式分析

这58个测试分数的模式分析检测每组在预先测试和迟后测试阶段平均差异的总体趋势。在进行该分析的过程中，每个测试的平均数(预先测试＝P1、迟后测试＝P2)被算出，P1和P2间的平均差被确定出。每个平均差在测试的预设方向上分为两种变化，或者表示提高，或者表示降低，例如，对于这三组中每个组的Wechsler数字广度辅助测验，P2-P1的平均差为IM组＝+0.473，对照组＝-0.278，电视组＝-0.054。该平均差显示IM组能力提高而对照组和电视组显示出能力下降。对所有58个测试分数都进行了类似分析。

对统计检验模式，使用二项式检验来确定是否两个对的比率(提高与下降)，可能是偶然发生(提高或下降的概率等于0.05)，或者方向的比率是如此不正常以至反映的是一种非偶然的事情。使用一个二项式检验的基本原理是基于假设一个大的变量共同的显示一个不寻常的定向倾向。例如，提高了的能力，这表示一个值得注意的总体变化模式。该二项式检验允许检测一个综合的定向模式。其对一次取得的单个变量不检测。

模式分析如下所示。对照组中有28个分数提高，30个下降。P＝0.8955的出现，这样的结果具有很大可能的偶然性，认为存在没有统计学意义综合定向模式(Norusis，1993)。IM和电视组的分析引起统计学意义上的提高/下降模式。对于IM组，58个变量中的53个显示提高了(P＜＝0.0001)。对于电视组，58个变量中的40个显示提高了(P＜＝0.0058)。这两个组都显示出在统计学意义模式在能力的提高在对照组之上。IM组比电视组经历较大的提高，认为IM治疗产生了统计学意义上的额外的好处，超出电视对照组参加者的经验。显著性差异分析

模式分析可以确定检验平均差的所有进步/失败，但不能确定这些误差的量值。由于利用了重复进行预试验/后试验的测量法，因此对58个变量中的每一个都分别重复进行测量(SPSS，1988)的差别分析。采用这种方法是为了观察三种治疗组对各试验结果的作用影响。但是，一种近似的不利条件，是该方法增加Type 1错误的潜力。

被分析的58个检测结果中，12个具有统计上的显著交互作用(p值处于0.047到0.0001之间)，这表明治疗组和分组方法的一些结合是不同的和/或存在统计上的显著的预/后试验差别。58个重要试验中有12个显著差别的p＜＝0.001(可信度为0.05级，Sakoda，1974)，表明这些差别不是偶然误差。另外，Keppel(1973)计算出在58次独立试验中，Type 1错误出现的可能次数为2.9次。这样，这12次统计的显著差别就远远超过了表明这些差别是真正的统计的显著差别的计算的2.9次Type1错误的潜在值。

在上述统计的显著结果中，发现在相位结果中有七个统计显著差别(p值为0.023到0.001)。这个分析发现IM治疗组统计显著提高了它们在识别概念之间的相似性和差异性的能力，并如它们父母所述攻击性行为显著减少。IM和视频治疗都在统计上显著地提高了三个感官试验，表明这两组都从这些治疗中的注意力和行为中获益。父母在孩子行为检查表中的报告还揭示出对IM组来说统计的攻击性行为的显著减少，对视频组来说没有统计上显著性提高，和对控制组来说没有提高。

剩下的5个试验具有显著的差异交互作用(p值为p＝0.0001到0.047)。这五个试验包括WRAT-3读取辅助试验和包括冗长、RT可变性、RT可变性总的STD偏离和ADHD总值的注意力变量(TOVA)。显著的交互作用表明后试验IM性能，虽然没有显著的超过预试验性能，但是与控制和视频治疗的后试验性能相比，也没有the-less表现出统计的显著更高的性能。对所有的五个试验，差别的模式是一致的：当控制和视频性能降低时，IM性能提高。

总之，模式分析揭示出IM和视频组经历了58个试验成绩的统计显著提高模式。另外，IM组比视频组具有更强的统计显著提高模式，表现在与视频组的40个相比，IM组有超过53个检验成绩得到提高。这支持了这样的假设，即对具有ADHD障碍的男孩来说，IM训练比视频组能产生更大的提高模式。

实验方法分析发现了12个在不同组和治疗组合中统计显著量改变的因素。IM组表明于其他两个治疗组相比，统计显著预试验在识别相似性和差别上能力得以提高且在攻击问题上减少。IM和视频组都示出在三个感官处理任务和冲动/过分活跃的父母报告中统计显著提高。只有IM主题的父母，但是，与其它两组的父母相比，认为它们的孩子在治疗期后统计上显著的减少了过激行为。另外，五个试验测量读取和四个注意力特征揭示出其他两个治疗组的性能对比，IM组具有统计的显著更高的预性能。讨论

该结果显示具有ADHD并受到IM干涉的男孩比接收视频治疗或非干涉控制群的男孩在注意力、电动机控制、语言处理和阅读的区域中以及它们控制侵犯的能力中得到更有效地提高。接收过视频游戏训练的男孩比关于多个措施的控制组提高更多也证实注视知觉活动和单独供养对于选择的功能区域可以是有益的。视频组，然而，也证明在选择区域的衰减性能，包括调制和控制，例如专心、反应时间和全部注意力的一致性。

另一方面，IM训练只证明改良的性能包括统计上的有效正增益，在视频训练组上，关于一系列TOVA注意力任务，测试错误和注意力分散的缺乏、反应时间和所有注意力的一致性；选择的语言(也就是相似性和区别)、学术作业(阅读)；和控制侵犯。另外，图案分析用于控制使用大量的评估效果和证明几组图案中之间的差别是统计上有效。NIH Consensus Statement(1997)主张关于ADHD干涉的研究必须恰当地控制注意的年轻人的相互作用的积极的综合效果。与NIH指标一致，在本研究中，两个三组接受年轻人的注意在治疗期间。

本研究方法上的考虑和缺陷包括如下：只有在一确定的年龄段的男性被包括来最小化年龄和产生变化，局限地把该结果推广到女性，以及其它ADHD男性年龄组。通过评估测试的变化局限于选择的注意力、电动机控制、语言、识别和学习方面。

在本研究中，IM训练影响了大量的行为能力。用于积极变化的可能的解释是在每个行为方面中计划和排序电动机的中心作用。在动态系统模式中(Smith￡Thelon，1993)，临界变量，例如计划和排序动作的能力可以影响一宽组适应功能，包括注意力(Greenspan，1992)。

目前研究的结果暗示了进一步研究的方向，包括当前的研究较大人口的反响(其允许与响应节拍器训练的不同图案相关的特性识别)，研究女性和研究更多的不同的社会人口来观察不同环境背景的可能组分。进一步研究也可以调查基于节拍行为的子组和孩子的处理侧面。

IM训练程序的特殊变化也需要探索，包括增加会话、整体重复、定时精确目标、和跟随时间的长度的数量(观察IM效果的稳定性)。另外，需要进一步研究以更充分地理解动态系统和下面涉及运动调节的中枢神经系统的机理，以及IM训练对这些过程的影响方式。IM也许是能够允许建立数据库和定时分类的首项技术，这对于比较影响多种运动感觉过程的时间安排的介入效果将很有帮助。

在结论中，从一个动态系统看(Smith& Thelen，1993；Gray等，1996a，1996b)，许多过程，包括运动行为的定时和节奏性，影响着运动计划。而运动计划与其它因素，包括学习时机和环境需要，相互作用来影响自我调节的方式和在家庭、学校和与同辈的交往方式。直到最近，提高这些能力的治疗手段一直被限于在教育和治疗方面的外部的和表面的行为才行得通。目前的研究表明IM训练可以提高注意力、运动和感觉运动功能、认知和教学表现以及攻击性行为的控制等方面，因此IM训练或许能够补充现有的这些儿童的治疗手段。

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Claims

1.一种提高使用者学习能力的方法，包括：

生成一个基准信号，其按时间间隔而隔开出现；

设置一个触发器并接收来自使用者的一个所述触发器的操作；

确定所述触发器的使用者操作和所述基准信号出现之间的时域关系；

生成一个引导信号并且至少偶尔向使用者发出该引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述生成引导信号的步骤包括在一个特殊范围之内对于使用者对所述触发器的操作，基本上不向使用者发出引导信号，所述特殊范围括了所述基准信号的出现。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述引导信号具有在所述特殊范围之前的用于使用者对触发器操作的第一特性和在所述特殊范围之后用于使用者对触发器操作的第二特性。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述特殊范围从所述基准信号出现之前15毫秒到所述基准信号出现之后15毫秒。

5.如权利要求1所述的方法，包括设置一个立体声扬声器系统并用所述扬声器系统生成一个听觉信号。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述扬声器系统包括耳机。

7.如权利要求3所述的方法，其中所述第一特性包括具有朝向使用者一侧的定向信号源的听觉信号，所述第二特性包括具有朝向使用者另一侧的定向信号源的听觉信号。

8.如权利要求7所述的方法，包括随着在基准信号之前或之后使用者响应的时间量而改变定向信号源的方向。

9.如权利要求3所述的方法，其中所述第一特性包括生成在第一音调范围内的听觉信号，所述第二特性包括生成在第二音调范围内的听觉信号。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述第一和第二范围的音调基本上在同一直线上并分隔开在所述特殊范围。

11.如权利要求9所述的方法，包括在早于所述基准信号很多或者在晚于所述基准信号很多时，生成用于使用者对触发器操作的不同声音。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述第一音调范围内生成的所述听觉信号在使用者一侧具有定向信号源，所述第二音调范围内生成的所述听觉信号在使用者另一侧设有定向信号源。

13.如权利要求1所述的方法，包括至少偶尔向使用者发出所述基准信号。

14.如权利要求13所述的方法，所述基准信号是一个听觉信号或视觉信号。

15.如权利要求13所述的方法，包括生成一个具有基本不变的速度的所述基准信号。

16.如权利要求13所述的方法，包括从使用者对触发器先前的操作而得出所述基准信号。

17.如权利要求1所述的方法，包括从使用者对触发器先前的操作而得出所述基准信号。

18.如权利要求1所述的方法，用于至少增强使用者的注意力、语言处理、阅读技巧和攻击行为约束(regulation of a aggressive behavior)中的一种。

19.一种装置包括：

一个使用者操作的触发器，可接收使用者对触发器的操作；

一种产生一个基准信号的控制器，该基准信号按时间间隔分开出现，所述控制器确定使用者对所述触发器的操作和所述基准信号出现之间的时域关系，所述控制器进一步至少偶尔还向使用者提供一种引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数；

其中在一个特殊范围之内对于使用者对所述触发器的操作，基本上不向使用者发出引导信号，所述特殊范围包括所述基准信号的出现。

20.如权利要求19所述的装置，其中所述引导信号具有在所述特殊范围之前的用于使用者对所述触发器操作的第一特性和在所述特殊范围之后用于使用者对所述触发器操作的第二特性。

21.如权利要求19所述的装置，其中所述特殊范围从所述基准信号出现之前15毫秒到所述基准信号出现之后15毫秒。

22.权利要求19所述的装置进一步一个产生立体声音频信号的立体声扬声器。

23.如权利要求22所述的装置，其中所述扬声器包括耳机。

24.如权利要求20所述的装置，其中所述第一特性包括具有朝向使用者一侧的定向信号源的听觉信号，所述第二特性包括具有朝向使用者另一侧的定向信号源的听觉信号。

25.如权利要求24所述的装置，包括随着在基准信号之前或之后使用者响应的时间量而改变定向信号源的方向。

26.如权利要求20所述的装置，其中所述第一特性包括生成在第一音调范围内的听觉信号，所述第二特性包括生成在第二音调范围内的听觉信号。

27.如权利要求26所述的装置，其中所述第一和第二范围的音调基本上在同一直线上并分隔开在所述特殊范围。

28.如权利要求26所述的装置，其中所述音频信号包括用于使用者对所述触发器的操作的不同声音，该不同声音是在早于所述基准信号很多或者是在晚于所述基准信号很多时使用的。

29.如权利要求26所述的装置，其中所述第一音调范围内生成的所述听觉信号在使用者一侧设有定向信号源，所述第二音调范围内生成的所述听觉信号在使用者另一侧设有定向信号源。

30.如权利要求19所述的装置，包括所述基准信号至少偶尔地向使用者发出。

31.如权利要求30所述的装置，所述基准信号是一个听觉信号或视觉信号。

32.如权利要求30所述的装置，其中所述基准信号具有基本不变的速度。

33.如权利要求30所述的装置，其中所述基准信号是由使用者对所述触发器先前的操作来得出的。

34.如权利要求1所述的装置，其中所述基准信号是由使用者对所述触发器先前的操作来得出的。

35.一种装置，包括：

一个使用者操作的触发器，可接收使用者对触发器的操作；

一种产生一个基准信号的控制器，该基准信号按时间间隔分开出现，所述控制器确定使用者对所述触发器的操作和所述基准信号具体出现的时域关系；

其中所述控制器生成一个定向信号，该定向信号引导使用者对所述触发器的操作。

36.如权利要求35所述的装置，其中所述控制器至少偶尔还向使用者提供一种引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数。

37.如权利要求35所述的装置，包括一个向使用者提供音频信号的音频输出，其中所述控制器在所述音频输出上至少偶尔提供所述的基准信号。

38.如权利要求35所述的装置，包括一个向使用者提供视频信号的视频输出口，其中所述控制器在所述视频输出口上至少偶尔提供所述的基准信号。

39.如权利要求35所述的装置，包括一个向使用者提供视频信号的视频输出口，其中所述控制器用所述视频输出口提供所述的定向信号。

40.如权利要求35所述的装置，其中所述控制器使得所述定向信号选择性地引导使用者，在所述基准信号之前或在所述基准信号之后对所述触发器进行操作。

41.如权利要求35所述的装置，其中所述控制器使得所述定向信号选择性地引导使用者，偶尔在所述基准信号之前或偶尔在所述基准信号之后对所述触发器进行操作。

42.如权利要求39所述的装置，所述定向信号描述了在一个特定方向内的运动。

43.如权利要求42所述的装置，所述定向信号在基准信号之前或之后，相对于特定方向中的所述运动轨迹，通过横向运动有选择性地引导使用者对所述触发器进行操作。

44.如权利要求43所述的装置，所述定向信号可显示出使用者对所述定向信号进行了响应。

45.如权利要求44所述的装置，所述定向信号指导使用者随着所述特定方向的所述运动的变化而对所述定向信号进行响应。

46.如权利要求35所述的装置包括一个计算机监视器，其中所述定向信号由所述计算机监视器来显示。

47.如权利要求35所述的装置包括一个虚拟现实显示器，其中所述定向信号由所述虚拟现实显示器来显示。

48.如权利要求35所述的装置，所述定向信号可显示出使用者对所述定向信号进行了响应。

49.如权利要求39所述的装置，所述定向信号可显示出使用者对所述定向信号进行了响应。

50.如权利要求39所述的装置，所述视频输出口包括一个计算机监视器。

51.如权利要求39所述的装置，所述视频输出口包括一个虚拟现实显示器。

52.如权利要求35所述的装置，其中所述控制器至少偶尔还向使用者提供一种引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数；其中在一个特殊范围之内对于使用者对所述触发器的操作，基本上不向使用者发出引导信号，所述特殊范围包括所述基准信号的出现。

53.如权利要求52所述的装置，其中所述引导信号具有在所述特殊范围之前的用于使用者对所述触发器的操作的第一特性和在所述特殊范围之后用于使用者对所述触发器操作的第二特性。

54.如权利要求52所述的装置，其中所述定向信号促使使用者在所述特殊范围之前或之后操作所述触发器。

55.一种提高使用者学习能力的方法，包括：

生成一个按时间间隔分开出现的基准信号；

设置一个触发器并接收使用者对该触发器的操作；

确定使用者对所述触发器的操作和所述基准信号出现之间的时域关系；

生成一个定向信号，该定向信号指导使用者对触发器的操作。

56.如权利要求55所述的方法，包括生成一个引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数，至少偶尔与使用者的响应同时地向使用者发出该引导信号。

57.如权利要求56所述的方法，包括在一个特殊范围之内对于使用者对所述触发器的操作，基本上不向使用者发出引导信号，所述特殊范围包括所述基准信号的出现。

58.如权利要求55所述的方法，其中所述生成一个定向信号的步骤包括在所述基准信号之前或在所述基准信号之后选择性地指导使用者对所述触发器的操作

59.如权利要求55所述的方法，其中所述生成一个定向信号的步骤包括偶尔在所述基准信号之前、偶尔在所述基准信号之后选择性地指导使用者对所述触发器的操作。

60.如权利要求55所述的方法，包括设置一个视频显示器并用所述视频显示器生成一个定向信号。

61.如权利要求60所述的方法，其中所述生成一个定向信号的步骤包括用所述视频显示器显示一个特定方向的运动轨迹。

62.如权利要求61所述的方法，其中所述生成一个定向信号的步骤包括在基准信号之前或之后，相对于特定方向中的所述运动轨迹，随着横向运动有选择性地引导使用者对所述触发器进行操作。

63.如权利要求62所述的方法，其中所述生成一个定向信号的步骤包括显示使用者对所述定向信号的响应。

64.如权利要求62所述的方法，其中所述显示使用者对所述定向信号的反应包括在所述特定方向上改变所述运动。

65.如权利要求55所述的方法，其中所述生成一个定向信号的步骤包括显示使用者对所述定向信号的响应。

66.如权利要求55所述的方法，包括设置一个视频显示器并用所述视频显示器生成所述引导信号。

67.如权利要求55所述的方法，包括设置一个音频显示器并用所述音频显示器生成所述引导信号。

68.如权利要求55所述的方法，包括设置一个视频显示器和一个音频输出，还包括至少偶尔在所述视频显示器上提供所述引导信号并在所述音频输出口上偶尔提供所述引导信号。

69.如权利要求55所述的方法，包括用计算机监视器和虚拟现实显示器中之一来生成所述引导信号。

70.一种装置，包括：

一个适合由幼童使用者操作的触发器；

一个向使用者发出信号的输出口；

一个响应使用者的所述触发器操作的控制器，该控制器用于生成一个按时间间隔分开出现的基准信号和用于确定使用者的所述触发器操作和所述基准信号之间的时域关系，所述控制器使得所述输出至少偶尔向使用者发出一个引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数。

71.如权利要求70所述的装置，其中所述触发器包括一个适合于幼童抓握的物体和一个响应所述物体运动的运动传感器。

72.如权利要求70所述的装置，其中所述触发器包括一个适合于悬挂在游戏区或睡觉区的部件和一个响应所述部件运动的传感器。

73.如权利要求70所述的装置，其中所述输出口包括音频输出和视频输出中的至少一个。

74.如权利要求71所述的装置，其中所述控制器由先前所述主体的连续运动生成所述基准信号。

75.如权利要求74所述的装置，其中所述运动传感器包括一个加速计或一个运动传感电路。

76.如权利要求71所述的装置，其中所述控制器包括一个由所述物体封装的微机。

77.如权利要求71所述的装置，其中所述控制器远离所述触发器而放置并利用通讯连接线与触发器相互连接起来。

78.如权利要求71所述的装置，其中所述控制器生成一个与外部输入无关的作为周期性信号的所述基准信号。

79.如权利要求71所述的装置，包括一个响应所述控制器的定位部件，其将所述物体定位在一个特殊方位内。

80.如权利要求79所述的装置，其中所述定位部件包括一个旋转质量仪。

81.如权利要求80所述的装置，其中所述定位部件包括一个回转仪或一个电动机。

82.如权利要求70所述的装置，其中所述控制器使得所述输出口响应于节奏性的运动和所述物体的旋转运动中的至少一种而产生一个奖励信号。

83.一种包含程序代码的计算机可读介质，由该程序代码组成一个处理器系统的应用程序，该处理器系统具有一个使用者可操作的触发器，该应用程序执行一种提高使用者学习能力的方法，所述方法包括：

生成一个按时间间隔分隔开出现的基准信号；

接收来自使用者的一个触发器的操作；

生成一个引导信号，该引导信号是所述时域关系的函数，至少偶尔向使用者发出该引导信号。

84.一种包含程序代码的计算机可读介质，由该程序代码组成一个处理器系统的应用程序，该处理器系统具有一个使用者可操作的触发器，该应用程序执行一种提高使用者学习能力的方法，所述方法包括：

生成一个按时间间隔分隔开出现的基准信号；

接收来自使用者的一个触发器的操作；

生成一个定向信号来引导使用者对触发器的操作。