JP2005528937A - Method and apparatus for electromagnetic correction of brain activity - Google Patents

Method and apparatus for electromagnetic correction of brain activity Download PDF

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Abstract

本発明は、予め決定された行動標的を達成するために脳活動を電磁修正する方法に関するものであって、行動と脳活動特性の推移との相互関係を表現する行動モデルと、脳の活動を量的表現する脳活動モデルとを使用する。脳活動の特性とその推移は、脳活動の量的表現から引き出すことができる。本発明の方法によれば、行動標的の達成と対応する脳活動特性によって与えられる名目的推移は、脳モデルを用いて決定され、外因性電界および/または磁界が誘発され、電磁的脳活動が測定され、脳モデルの計算を含む制御又は調整回路における名目的推移を達成するために脳活動指標が計算される。The present invention relates to a method of electromagnetically correcting brain activity in order to achieve a predetermined behavioral target, and includes a behavior model expressing a correlation between behavior and transition of brain activity characteristics, and brain activity. Using a brain activity model that expresses quantitatively. The characteristics and transition of brain activity can be derived from the quantitative expression of brain activity. According to the method of the present invention, the nominal transition given by the achievement of the behavioral target and the corresponding brain activity characteristics is determined using a brain model, an extrinsic electric field and / or magnetic field is induced, and the electromagnetic brain activity is A brain activity index is calculated to achieve a nominal transition in a control or adjustment circuit that is measured and includes calculation of a brain model.

Description

本発明は、脳活動の電磁修正のための方法と装置、特にモデルをベースにしたそれぞれ制御または調節されたin vivoでの脳活動の電磁修正、またさらに結果として行動の修正にも関連する。   The present invention also relates to a method and apparatus for electromagnetic correction of brain activity, in particular electromagnetic control of brain activity in vivo, each controlled or regulated based on a model, and also as a result behavior correction.

定義:   Definition:

モデルをベースにしたそれぞれ制御または調節された修正とは、行動標的、行動モデル、脳活動モデルに基づく、脳活動の変化または維持を意味する。   Each model-based controlled or regulated modification means a change or maintenance of brain activity based on behavioral targets, behavioral models, brain activity models.

調節されたとは、測定ステップ、計算ステップ、修正ステップがフィードバック・ループにおいて相互に関連することを意味する。   Adjusted means that the measurement, calculation and correction steps are interrelated in the feedback loop.

ユーザーによって設定された行動標的には、特定の行動のタイプ、強度、持続時間が含まれる。   Action targets set by the user include the type, intensity, and duration of a particular action.

行動とは、人の任意の現在または可能性のある状況の任意の空間と時間の組合せに関連するものであり、潜在的に確認可能である。限定するわけではないが、行動には、知覚、活動、動機、注意、記憶、学習、意識、感情、認知、精神状態、能力、性格特性が含まれる。   A behavior relates to any combination of space and time in any current or possible situation of a person and is potentially verifiable. Behaviors include, but are not limited to, perception, activity, motivation, attention, memory, learning, consciousness, emotion, cognition, mental state, ability, and personality traits.

行動は、脳活動に基づく。両者間の対応は行動モデルの枠組み内、即ちある行動とある脳活動指標の力学の間の実験的に確認された関係で数量化される。   Behavior is based on brain activity. The correspondence between the two is quantified within the framework of the behavior model, that is, an experimentally confirmed relationship between a certain behavior and the dynamics of a certain brain activity index.

脳活動指標とは、測定データから計算された脳活動の特性である。脳活動指標の実例としてEEG電極と照合電極の間の電位差、またはすべてのEEG電極のこれらのデータの最も傑出した周波数の周波数帯域(「α波」または類似の指標[12])またはMEGセンサーによって測定された値の類似指標([5]を参照)がある。   The brain activity index is a characteristic of brain activity calculated from measurement data. Examples of brain activity indicators include the potential difference between the EEG electrode and the reference electrode, or the frequency band of the most prominent frequency of these data for all EEG electrodes (“α wave” or similar indicator [12]) or by MEG sensor There is a similarity measure of measured values (see [5]).

脳活動モデルは、生理学的に基づいたモデルに関連するものであり、脳の構成の力学および/または相互作用により脳活動を説明する。(これには、例えば[24]、[1]、[23]、[25]、または[18]が含まれる)。   A brain activity model is related to a physiologically based model and describes brain activity by the dynamics and / or interaction of brain composition. (This includes, for example, [24], [1], [23], [25], or [18]).

従来のモデルは固有ではなく一般的である。なぜなら、観察不可能性は集団の平均値により評価されるからである。   Traditional models are not unique but general. This is because the unobservability is evaluated by the average value of the group.

観察不可能性とは一般的なモデルのパラメータまたは変数であり、in vivoで実質的な取り組みでの測定のみ、あるいは全く測定できないかのいずれかであり得る(不可欠な空間および時間分解能では)。観察不可能性は脳力学に決定的な影響を有する。異なる個人間で変動し、一人の個人には最大100もの因子がある。一般的な脳活動モデルは、脳構成の力学への直接的な外因性影響については何もコメントしない。最良の場合は、受容体刺激、損失、損傷による間接的な外因性影響についてコメントする。   Unobservability is a general model parameter or variable, which can either be measured in substantial effort only in vivo or not at all (with essential spatial and temporal resolution). Unobservability has a decisive influence on brain mechanics. It varies between different individuals, and there are up to 100 factors per individual. General brain activity models do not comment on direct extrinsic effects on the dynamics of brain organization. In the best case, comment on indirect extrinsic effects from receptor stimulation, loss, and damage.

正常な環境下の次の特異的な脳活動モデルが利用され、電界および/または磁界による外因性入力が含まれる。これらのモデルは時間間隔内の特定のユーザーに関連する観察不可能性に基づくものであり、適切な方法で決定された。通常これらの脳活動モデルは、このタイプの各脳構成非線形微分方程式を含む。

Figure 2005528937
The following specific brain activity model under normal circumstances is utilized and includes exogenous input by electric and / or magnetic fields. These models were based on unobservability associated with specific users within the time interval and were determined in an appropriate manner. Typically these brain activity models include each type of brain-constituting nonlinear differential equation of this type.
Figure 2005528937

ここでxは脳活動指標であり、点は時間微分を示す、tは時間、fは関数、特に構成のタイプ(「ローカルパラメータ」)、考慮中の構成へ及ぶ他の構成の影響のタイプと範囲(「内因性入力」)、そして各構成上への直接外因性入力(「外因性入力」)である。内因性入力には、使用モデルに応じて、例えば構成間のカップリング強度または伝送遅延など別の(「トランスローカル」)パラメータが含まれる。   Where x is a brain activity index, points indicate time derivatives, t is time, f is a function, in particular the type of configuration ("local parameter"), the type of influence of other configurations on the configuration under consideration Range (“endogenous input”), and direct exogenous input (“exogenous input”) on each configuration. Intrinsic inputs include other ("trans-local") parameters, such as coupling strength or transmission delay between configurations, depending on the usage model.

特定のユーザーに関連して脳活動モデルの特定化の欠落または不完成は、この場合、通常は外因性電磁入力の未知なる結果の広範囲な変化につながり、したがって無作為な結果が成功した治療の可能性に対して軽視される、神経、精神医学、または心理学的欠陥の領域外の関連する方法の非適用性につながる。   The lack or incompleteness of brain activity model specification relative to a particular user usually leads to extensive changes in the unknown outcome of the extrinsic electromagnetic input in this case, and thus random outcomes of successful treatment. It leads to the non-applicability of related methods outside the area of neurological, psychiatric, or psychological deficits that are neglected for possibility.

電磁とは電気的および/または磁性観察可能性を意味し、測定データのタイプ(本質的にはユーザーの脳活動の電磁相関関係)、さらに修正の主要モード(例えば頭蓋外に生成する可変の磁界によってであり、問題なくユーザーの頭蓋を貫通する、そして頭蓋内で誘導電位を生成する、それによりユーザーの脳活動に影響を及ぼすことが可能となる)に関連する。   Electromagnetic means electrical and / or magnetic observability, the type of measurement data (essentially the electromagnetic correlation of the user's brain activity), and the main modes of correction (eg variable magnetic fields generated outside the skull) Through the user's cranium without problems and generating an evoked potential within the cranium, thereby enabling the user's brain activity to be affected).

in vivoは、細胞培養、脳スライス、コンピューターシミュレーション、その他とは対照的に生きているユーザーへの当方法の適用に関連する。したがって、発生する実際の脳プロセスの複雑さ、また測定速度、計算速度、修正速度、さらに方法の安全性に関してもこれは特に要求が厳しい。   In vivo relates to the application of this method to live users as opposed to cell culture, brain slices, computer simulations, and others. This is therefore particularly demanding in terms of the complexity of the actual brain processes that occur, as well as the measurement speed, calculation speed, correction speed and method safety.

関連する技術:   Related technology:

技術の現状では、in vivoでのモデルをベースにしたそれぞれ制御または調節された脳活動の電磁修正は不可能であり(ヒトの脳は、約1011個のニューロンとニューロン間に1015個の結合からなる)、今までのところ考慮も試みもされていない。関連する行動修正にも同じことがあてはまる。 In the current state of the art, electromagnetic modification of each controlled or regulated brain activity based on in vivo models is not possible (the human brain has about 10 11 neurons and 10 15 neurons between them. So far, no consideration or attempt has been made. The same applies to related behavioral modifications.

脳活動変更にはそれぞれ脳活動に関連する3つのほとんど重複しないアプローチの科学的/技術的問題がある。:
− 類似の特徴を有するマシン(「ニューロコンピュータ」と呼ばれる)を製作するために生きているヒトの脳のある特徴は単純化された複製で模倣される、非線形力学/神経ネットワーク/人工知能アプローチ(以下に「NA」と示す)。
− 数学的制御理論の原理が脳型コンピュータ構成要素の非常に特異な部分に適用される、制御理論アプローチ(以下に「CON」と示す)。
− ヒトまたは動物への(主に)強い電磁場の実用的/臨床的適用と関連するメディカル・アプローチ(以下に「MED」と示す)。
There are three almost non-overlapping approaches of scientific / technical issues in brain activity modification, each associated with brain activity. :
-A nonlinear dynamics / neural network / artificial intelligence approach in which certain features of the living human brain are mimicked with simplified replication to create a machine with similar features (called a "neurocomputer") This is indicated as “NA” below).
A control theory approach (hereinafter referred to as “CON”) in which the principles of mathematical control theory are applied to a very specific part of the brain-type computer component.
A medical approach (hereinafter referred to as “MED”) associated with practical / clinical application of (mainly) strong electromagnetic fields to humans or animals.

NAの可能性のある構成要素は神経振動子であり、即ち振動行動と非振動行動の間で切り替わり得るエンティティであり、より小さいエンティティを含み得る(さらには考慮しない)。NAは神経ネットワーク、即ち小さい(104未満)連結した神経振動子の集合、これらのネットワークで発生する現象(例えば記憶またはパターン認識)と関係がある。機能の本来は基本原理が生物の神経系統から引き出された後、NAは今や人工システムにおいてこれらの原理の実行に向かって進む。この発展の実例は[2]である。 A possible component of NA is a neural oscillator, i.e. an entity that can switch between vibrating and non-vibrating behavior, and may include smaller entities (not further considered). NA is related to neural networks, ie, a collection of small (less than 10 4 ) connected neural oscillators, phenomena that occur in these networks (eg memory or pattern recognition). After the fundamental principles of function have been drawn from the nervous system of living organisms, NA now proceeds toward the implementation of these principles in artificial systems. An example of this development is [2].

十分に単純な機械システムへの線形制御の適用開始後、CONは逆方向に進む。それぞれ非線形確率システム(例えばヒトの脳のような)への線形制御の適用は不適当であるだけでなく、潜在的に危険でもある。なぜなら線形制御では制御力は望ましい変化に比例するからである。したがって、非常に大きくなり得る。   After starting to apply linear control to a sufficiently simple mechanical system, CON goes in the opposite direction. The application of linear control to each non-linear stochastic system (such as the human brain) is not only inappropriate but also potentially dangerous. This is because in linear control, the control force is proportional to the desired change. Therefore, it can be very large.

制御方法は、モデルベース方法とデータベース方法に分類可能である。モデルベース方法の品質は、考慮中の問題と関するモデルの適合性に関連する。従来はヒトにも動物にも、脳活動モデルまたは行動モデルは適用されなかった。   Control methods can be classified into model-based methods and database methods. The quality of the model-based method is related to the suitability of the model with respect to the problem under consideration. Traditionally, no brain activity model or behavior model has been applied to humans or animals.

データベース方法の品質は制御されるシステムの単純さに依存する(なぜならデータベース方法の第1ステップは位相空間の復元をする傾向があり、後に探索が行われ、反復が計算される−それはより高い次元の位相空間の場合には技術的に実行不可能である。例外は時間遅延フィードバックであるが、安定化される標的状態に到達するまで時間待機することに関与する)。in vivoでの脳活動の電流制御方法のそれぞれ制御または調節された電磁修正は適用不能である。なぜなら次に挙げる影響の幾つかがあるからである。:
− 格納スペースとプロセッサスピードへの高くて達成不能な高い要求、
− 標的眼窩に到達するまでの潜在的に無限に長い待機時間、
− 標的軌道から間欠的に出発する確率要素性を有するシステム、
− システムの制御範囲の制限であり、集合的な行動のみ測定される、
− システムの制御範囲の制限であり、制御力が不明確になる、
− 多相系内の制御力の未知の振幅。
The quality of the database method depends on the simplicity of the system being controlled (because the first step of the database method tends to restore the phase space, a search is performed later and iterations are calculated-it is a higher dimension This is not technically feasible in the case of phase space, except for time-delayed feedback, which involves waiting for time to reach a stabilized target state). Each controlled or regulated electromagnetic correction of current control method of brain activity in vivo is not applicable. Because there are some of the following effects. :
-High and unattainable high demands on storage space and processor speed;
-A potentially infinitely long waiting time to reach the target orbit,
-A system with a stochastic factor starting intermittently from the target trajectory;
-The limitation of the control range of the system, only collective behavior is measured,
-The control range of the system is limited and the control power becomes unclear;
-The unknown amplitude of the control force in the polyphase system.

MEDは、脳活動の構成要素として、個々のニューロンを有する微視的な生理学的モデルに絶対的に基づいており、下記に単独のニューロンと呼ぶ。結果として細胞膜両側のイオン濃度、樹状突起の数等のようなin vivo非侵襲的、観察不可能性変数は、単位時間当たりのニューロンの発火数を計算するための重要な役割を果たす(発火率)。in vivo単独ニューロン・パラダイム(1011個のニューロンおよびこれらのニューロン間の1015個の結合を有する)の脳活動の電流制御方法のそれぞれ自動的、個別化、制御または調節された電磁修正は不適当である。したがってこのパラダイムに基づくMEDアプローチは、臨床成績(経頭蓋磁気刺激装置については概観として[3]を参照)の一見説明がつかない無作為により阻まれる。別のMED方法は脳活動に影響を与えるものであり、頭蓋内または頭蓋外電気ショックである。すべてのMEDアプローチは神経膜の脱分極を標的とする、またそれによりさらに活動電位の生成を標的とする(いわゆる刺激)。 MED is absolutely based on a microscopic physiological model with individual neurons as a component of brain activity and is referred to below as a single neuron. As a result, in vivo non-invasive, unobservable variables such as ion concentration on both sides of the cell membrane, the number of dendrites, etc. play an important role in calculating the number of firing neurons per unit time (firing rate). Each of the current control methods of brain activity in a single neuron paradigm in vivo (with 10 11 neurons and 10 15 connections between these neurons) does not automatically, individually, controlled or regulated electromagnetic correction Is appropriate. Therefore, this paradigm-based MED approach is hampered by a random, unexplained clinical outcome (see [3] for an overview of transcranial magnetic stimulators). Another MED method affects brain activity, intracranial or extracranial electric shock. All MED approaches target the depolarization of the neural membrane and thereby further target action potential generation (so-called stimulation).

CON専門用語では、MED方法による単独のニューロンの電磁脱分極は「スレービング」(律動的な光フラッシュ、音響信号等による感覚スレービングは考慮されないものとする)として説明可能である。スレービングとは高負荷の人工シグナルのシステムへの適用の結果であり、この適用の間、自然行動の代わりに外因性シグナルパターンを取り入れる。NAではニューラル・ネットワークの弱いカップリング下ではコミュニケーションは神経構成要素が振動する周波数の整合に依存することが知られている。したがって不整合または弱い整合周波数のローカルスレービングは、そのようなスレービングしたニューロンを正常なコミュニケーションから除去し、それにより仮想病変を生成する。現在のMED−方法では仮想病変を、単独の神経パラダイムにおける説明不可能な効果である、TMSの主効果とみなす。   In CON terminology, the electromagnetic depolarization of a single neuron by the MED method can be described as “slaving” (assuming sensory slaving by rhythmic optical flashes, acoustic signals, etc. is not considered). Slaving is the result of the application of a high-load artificial signal to the system, and during this application incorporates an exogenous signal pattern instead of natural behavior. In NA, it is known that communication under the weak coupling of a neural network depends on matching the frequency at which the neural component vibrates. Thus, local slaving with mismatched or weakly matched frequencies removes such slashed neurons from normal communication, thereby creating a virtual lesion. The current MED-method considers virtual lesions as the main effect of TMS, an unexplained effect in a single neural paradigm.

1つのニューロンを発火させるために低い強度が利用可能であるなら、またはスレービング領域がさらに狭く限定可能であるならば、MED−方法は「刺激」を改善したとみなす。医学的に同じ関連部位で繰り返されるスレービングは、生理学的変化につながり得る。その期間は適用期間よりも長く、ある場合には肯定的である(例えば、繰り返されるTMS下で或るタイプの臨床的鬱病の統計的に重要な改善、例えば[3]を参照)。   If low intensity is available to fire one neuron, or if the slaving area can be narrower and limited, the MED-method is considered to have improved “stimulation”. Repeated slaving at the same medically relevant site can lead to physiological changes. The period is longer than the application period and in some cases is positive (eg, statistically significant improvements in certain types of clinical depression under repeated TMS, see eg [3]).

ヒトに適用される場合、個別化される現在の方法には部分的な側面が2つだけある:一番目に脱分極される単独のニューロンの適切な部位を見つけること、二番目にスレービング電磁場の強度の基準値を見つけること(「運動閾値」のパーセントで引用される)。さらに最近のMED方法[4]では、特定の個人の脳の異なる領域間の生理学的結合の存在または非存在、また(ある制限下で)異なる脳領域間の伝達速度に関する情報を得るためにTMSは診断目的で利用される。   When applied to humans, there are only two partial aspects to the current method of individualization: finding the appropriate site of a single neuron that is depolarized first, secondly the slave field Find a reference value for intensity (quoted in percent of “movement threshold”). A more recent MED method [4] uses TMS to obtain information about the presence or absence of physiological connections between different regions of a particular individual's brain, and (under certain restrictions) the transmission rate between different brain regions. Is used for diagnostic purposes.

現在のMED方法は医療目的のために好ましくは実施される。スレービングの不利(発作が起こりそうにないことを含む)が医療効果によって少なくとも部分的に補われるからである。現在のMED方法には、高周波スレービングの回避、発作する傾向のユーザー排除、発作が起きる場合にはフィールドのスイッチオフの様な受動的安全性測定だけが含まれる。   Current MED methods are preferably implemented for medical purposes. This is because the disadvantages of slaving (including the absence of a seizure) are at least partially compensated by medical effects. Current MED methods include only passive safety measurements such as avoiding high frequency slaving, user exclusion of seizure propensity, and field switching off when seizures occur.

要約:現在の技術と方法でin vivoでのモデルをベースにしたそれぞれ制御または調節された脳活動の電磁修正は実現せず、またこれらの技術と方法は実現に向かって進むこともない。:MEDは単独ニューロン・パラダイムに組み込まれており、NAは人工システム構築に向かって進み、CONは複雑な多相系へのin−vivo−適用不能を経験している。   Summary: The current techniques and methods do not achieve electromagnetic modification of brain activity that is controlled or regulated, respectively, based on in vivo models, and these techniques and methods do not move towards realization. : MED is incorporated into a single neuron paradigm, NA is moving towards artificial system construction, and CON is experiencing in-vivo-inapplicability to complex polyphase systems.

本発明の目的は、それぞれ制御または調節されたin vivo脳活動の電磁修正のための方法と装置の作成、および結果として生じる行動修正である。   The object of the present invention is the creation of methods and devices and the resulting behavior modification for electromagnetic modification of in vivo brain activity, each controlled or regulated.

この目的は、請求項1に記載されている特長を有する方法、請求項44に記載されている特長を有する装置によって解決される。好適な実施様態は各々の補足的な請求項に開示されている。   This object is solved by a method having the features set forth in claim 1 and a device having the features set forth in claim 44. Preferred embodiments are disclosed in the respective supplementary claims.

脳活動の電磁修正のための本発明に記載の方法では、脳活動モデル(脳活動への外因性電界および/または磁界の影響を説明する)が使用され、行動モデル(脳活動と行動の間の対応を説明する)が使用される。その結果、史上初めて制御された方法で外因性入力の手段によりヒトの行動に影響を与えることは可能となる。   In the method according to the invention for electromagnetic correction of brain activity, a brain activity model (explaining the influence of exogenous electric and / or magnetic fields on brain activity) is used, and a behavior model (between brain activity and behavior) is used. Will be used). As a result, it is possible to influence human behavior by means of exogenous input in a controlled manner for the first time in history.

特に本発明は、脳活動モデルの使用、そして個人の決定、必要ならば個人内および/または時間依存性観察不可能性、そして個人の決定、必要ならば頭蓋外シグナルから制御力への個人内および/または時間依存性移動作用素に関連するものであり、結果としてオープンまたはクローズド・コントロールループの一部として確実で制御された介入が生成され、次に信頼できる方法で脳活動標的を達成する。行動モデルの使用により、ユーザーの個人的行動標的の達成に対応する脳活動標的の達成を確実にする。前記介入は、個人化行動標的の達成する、信頼できる介入が実現可能であるように行動モデルが行動と脳活動指標の力学の対応を計量化する、また適切な個人化された脳活動モデルが脳活動指標の力学を計量化する、そして適切な制御パラメータを示すという知識に基づく。   In particular, the invention relates to the use of brain activity models, and individual decisions, if necessary, within the individual and / or time-dependent observability, and individual decisions, if necessary, within the individual from extracranial signals to control. And / or associated with a time-dependent transfer operator, resulting in a reliable and controlled intervention as part of an open or closed control loop, and then achieving a brain activity target in a reliable manner. The use of behavioral models ensures the achievement of brain activity targets that correspond to the achievement of the user's personal behavioral targets. The intervention is achieved by a personalized behavioral target, the behavioral model measures the correspondence between behavior and the dynamics of brain activity indicators so that a reliable intervention is feasible, and an appropriate personalized brain activity model Based on the knowledge of quantifying the dynamics of brain activity indicators and showing appropriate control parameters.

下記に介入は図を用いて実例により説明される。   In the following, the intervention is illustrated by example with the aid of figures.

装置:
本発明に基づく前記装置1は次から成る。
− 中間ユニット3と接続する、1つか2つのヘッドユニット2、そしてその中の1つ以上が基礎ユニット4と接続する(図6)。
apparatus:
The device 1 according to the invention consists of:
One or two head units 2 connected to the intermediate unit 3 and one or more of them connect to the base unit 4 (FIG. 6).

ヘッドユニット2には、電磁データを測定する装置(「センサー」)、データ前処理および中間ユニットへのデータ転送用装置を有する測定システム、また電磁場を生成する、また伝達物質シグナルによるデジタル制御インストラクションまたは調節インストラクション(中間ユニットから到着)を実行する装置(「伝達物質」)5を有する調節システムが含まれる。中間ユニットには、下記(校正が必要でない場合)で説明される脳活動を制御するための方法が実施されるソフトウエアそして基礎ユニットとの間の接続付きのコンピューターが含まれる。基礎ユニット4にはコンピューターが含まれ、第1にモデルデータとユーザーデータのデータベースがあり、第2に下記でさらに詳細に説明されている別の方法が実施される。中間ユニットと基礎ユニットは同じまたは異なるコンピューターに配置される。   The head unit 2 includes a measuring system having a device for measuring electromagnetic data (“sensor”), a device for data preprocessing and data transfer to an intermediate unit, and a digital control instruction for generating an electromagnetic field and by means of a transmitter signal or A regulation system is included having a device (“transmitter”) 5 that performs the regulation instructions (arriving from the intermediate unit). The intermediate unit includes a computer with a connection between the software and the base unit that implements the method for controlling brain activity described below (if calibration is not required). The basic unit 4 includes a computer, firstly a database of model data and user data, and secondly another method which is explained in more detail below. The intermediate unit and the base unit are located on the same or different computers.

前記方法の実施には、1つのヘッドユニット、1つの中間ユニット、そして1つの基礎ユニットが含まれる。ヘッドユニットには、例えば頭蓋外センサー付きのEEGキャップ、増幅器への接続、増幅器、AD変換器への接続、AD変換器、中間ユニットへの接続付きの測定システム、そして伝達物質として頭蓋外誘導コイル、これらの伝達物質の制御可能な電源、接続、DA変換器、中間ユニットとの接続付きの制御システムが含まれる。中間ユニットには、例えばスクリーンとキーボード、そしてソフトウエア、そして基礎ユニットとの間の接続付きのパーソナルコンピューターが含まれる。基礎ユニットには、例えば強力な計算ユニットが含まれる。   The implementation of the method includes one head unit, one intermediate unit, and one base unit. The head unit includes, for example, an EEG cap with an extracranial sensor, a connection to an amplifier, an amplifier, a connection to an AD converter, an AD converter, a measuring system with a connection to an intermediate unit, and an extracranial induction coil as a transmitter Control systems with controllable power supplies, connections, DA converters, connections to intermediate units for these transmitters. The intermediate unit includes, for example, a personal computer with a connection between the screen and keyboard, software, and the base unit. The basic unit includes, for example, a powerful calculation unit.

適切なセンサーは例えばEEGセンサーまたはMEGセンサーである。MEGセンサーには例えば、磁場を検出するための適切な制御演算装置と冷却装置付きの1つのSQUIDセンサー素子が含まれる。EEGセンサーには、例えば電位の差を測定するための2つの電極がある。   Suitable sensors are for example EEG sensors or MEG sensors. The MEG sensor includes, for example, a suitable control arithmetic unit for detecting a magnetic field and one SQUID sensor element with a cooling device. The EEG sensor has, for example, two electrodes for measuring a potential difference.

センサーの好適な実施様態には、周囲環境に関連してこのセンサーの部分的なまたは完全な静電シールドおよび/または磁気シールドが含まれるが、機能性を妨げることはない。   Preferred embodiments of the sensor include a partial or complete electrostatic and / or magnetic shield of the sensor in relation to the surrounding environment, but without interfering with functionality.

ヘッドユニット内の測定システムの好適な実施様態は、頭蓋内または頭蓋外に位置する複数のセンサーを含み得る。この複数のセンサーはセンサーグリッドと呼ばれる。   A preferred embodiment of the measurement system within the head unit may include a plurality of sensors located within or outside the cranium. This plurality of sensors is called a sensor grid.

頭蓋外センサーグリッドの好適な実施様態には、数回にわたって断続的にセンサーグリッドを取った後にセンサーが各ユーザーの頭蓋に関連して以前の相対位置を再開するような、フィッティングが含まれる。例えばセンサーグリッドをヘルメットの内側に適合させることによりこのことは達成されるが、内側がユーザーの頭蓋形状に適合する。   Preferred implementations of the extracranial sensor grid include fitting such that the sensor resumes its previous relative position relative to each user's skull after intermittently taking the sensor grid several times. This is accomplished, for example, by adapting the sensor grid to the inside of the helmet, but the inside fits the user's skull shape.

センサーグリッドの別の好適な実施様態には、埋め込み電極がある。   Another preferred embodiment of the sensor grid is a buried electrode.

頭蓋外伝達物質5の好適な実施様態は、図1の断面面から示されているように常磁性コア、反磁性コア、または強磁性コア7である誘導コイル6を含んでおり、矢印は電流の流れの方向を表す。伝達物質5は原則的に円柱形であり、側面と最上面はシールド8でカバーされている。コイル6とコア7は伝達物質5の側面に直接隣接しており、シールドはない。装置の操作時には、外因性磁界を伝達するためこの面は頭蓋に向かって方向付けられている。伝達物質5の背面にはフィッティング9が位置しており、それによって伝達物質5はヘルメットに適合し得る。   A preferred embodiment of the extracranial transmission material 5 includes an induction coil 6 that is a paramagnetic core, a diamagnetic core, or a ferromagnetic core 7 as shown in the cross-sectional view of FIG. Represents the direction of flow. The transmitting substance 5 is basically cylindrical, and the side and top surfaces are covered with a shield 8. The coil 6 and the core 7 are directly adjacent to the side surface of the transmitting material 5 and have no shield. During operation of the device, this surface is oriented towards the skull to transmit the extrinsic magnetic field. A fitting 9 is located on the back of the transmission material 5 so that the transmission material 5 can fit into the helmet.

頭蓋外の伝達物質5には、例えば伝達部品を適切な樹脂に埋め込みすることまたは伝達部品を適切な絶縁体に埋め込みすることによって変形からの保護が含まれ得る。   The extracranial transmission material 5 can include protection from deformation, for example by embedding the transmission component in a suitable resin or by embedding the transmission component in a suitable insulator.

頭蓋外伝達物質5には、冷却装置が含まれ得る。   The extracranial transmission material 5 may include a cooling device.

頭蓋内伝達物質の別の好適な実施様態には、埋め込み電極がある。   Another preferred embodiment of the intracranial transmitter is an implanted electrode.

ヘッドユニットの制御部品と関連する本発明の好適な実施様態には、頭蓋内および/または頭蓋外に配置される複数の伝達物質を含む。この複数性は伝達物質グリッドと呼ばれる。   The preferred embodiment of the present invention in connection with the control components of the head unit includes a plurality of transmission materials disposed in and / or outside the skull. This plurality is called the transmitter grid.

頭蓋外伝達物質グリッドと関連する本発明の好適な実施様態には、数回にわたって断続的に伝達物質グリッドを取った後に伝達物質が以前の相対位置を回復するような、ユーザーの頭蓋に関連するフィッティングが含まれる。例えば伝達物質グリッドをヘルメットの内側に適合させることによりこのことは達成され、内側がユーザーの頭蓋形状に適合する。   A preferred embodiment of the present invention associated with an extracranial transmitter grid is associated with the user's skull, such that the transmitter restores its previous relative position after intermittently taking the transmitter grid several times. Includes fitting. This is achieved, for example, by adapting the transmitter grid to the inside of the helmet, the inside adapting to the user's skull shape.

別の実施様態で、ユーザーの頭蓋に関するセンサーグリッドおよび/または伝達物質グリッドの位置の固定にはカメラが利用され、結果としてユーザーの頭部の空間位置、センサーグリッドそして伝達物質グリッドの相対位置は幾つかのカメラにより捕捉され、データは3Dデータに処理される。   In another embodiment, a camera is used to fix the position of the sensor grid and / or transmitter grid relative to the user's skull, resulting in a spatial position of the user's head, the relative position of the sensor grid and transmitter grid. Captured by the camera and the data is processed into 3D data.

別の実施様態では、センサーおよび/または伝達物質は埋め込まれた電極であり、EEG測定が可能であり、そして電流が脳に伝導可能となる。これらの電極を接続しているリードおよび/またはインタフェースと中間ユニット、別のリードおよび/または他の測定装置および/または関連するコンピューターおよび/または電極の電源および/またはコンピューターは埋め込み可能となり、結果として完全なモバイルモードの操作が実現可能となる。   In another embodiment, the sensor and / or transmitter is an implanted electrode, capable of EEG measurements, and current can be conducted to the brain. Leads and / or interfaces connecting these electrodes and intermediate units, other leads and / or other measuring devices and / or associated computers and / or electrode power supplies and / or computers can be implanted and consequently Full mobile mode operation is possible.

図4で、頭蓋外測定システムと制御システムのヘッドユニットに関連する本発明の好適な実施様態の概略図が示されており、内部に接続ケーブルを有する円柱状のオーバーヘッドサスペンション11、顎あて12と共に各ユーザーの頭蓋形状に適合するヘルメット10が含まれる。ヘルメット内面上のセンサーグリッドと伝達物質グリッドは両グリップが重ね合わさるように取り付けられる。即ち各センサーの近傍には十分に多数の伝達物質があり、逆もまた同様である。この実施様態の機械的フィッティングの平面状投影は図3に表示されている(センサー用のドリル孔13は円で表示され、伝達物質5用のドリル孔14は四角形で表示されている)。この実施様態では、ユーザーはヘルメット10より下部でネックレスト付きの肘掛椅子に座っているものと説明されている。   FIG. 4 shows a schematic diagram of a preferred embodiment of the present invention relating to the extracranial measurement system and the head unit of the control system, together with a cylindrical overhead suspension 11 having a connection cable therein, and a jaw rest 12. A helmet 10 that fits the skull shape of each user is included. The sensor grid and transmitter grid on the inside of the helmet are mounted so that both grips overlap. That is, there are a sufficiently large number of transmitters in the vicinity of each sensor, and vice versa. The planar projection of the mechanical fitting of this embodiment is displayed in FIG. 3 (the drill hole 13 for the sensor is indicated by a circle and the drill hole 14 for the transmitter 5 is indicated by a square). In this embodiment, the user is described as sitting in an armchair with a necklace below the helmet 10.

本発明の別の実施様態ではセンサーグリッドは頭蓋内であり、ヘルメットには頭蓋外伝達物質グリッドがある。   In another embodiment of the invention, the sensor grid is in the skull and the helmet has an extracranial transmitter mass.

本発明の別の実施様態では伝達物質グリッドは頭蓋内であり、ヘルメットには頭蓋外センサーグリッドがある。   In another embodiment of the invention, the transmitter grid is in the skull and the helmet has an extracranial sensor grid.

本発明のさらに別の実施様態では、センサーグリッドと伝達物質グリッドは両者とも頭蓋内である。   In yet another embodiment of the invention, both the sensor grid and the transmitter grid are intracranial.

本発明の好適な実施様態では、頭蓋外センサーグリッドのセンサー配置とともにセンサー密度は調節可能である。本発明の別の好適な実施様態では、中間ユニットにより制御され、調節は自動的に実施される。   In a preferred embodiment of the present invention, the sensor density is adjustable along with the sensor placement of the extracranial sensor grid. In another preferred embodiment of the invention, the adjustment is performed automatically, controlled by an intermediate unit.

本発明の好適な実施様態では、ユーザーの頭蓋に関連して頭蓋外伝達物質グリッドの伝達物質配置および/または伝達物質の方向とともに伝達物質密度は調節可能である。本発明のこの実施様態の機械的フィッティングの平面状投影は図5に表示されている。ここではセンサー用のドリル孔13は円で表示され、伝達物質用のドリル孔14は四角形で表示されている。ここで伝達物質をフィッティングのドリル孔14に取り付けること、および/また伝達物質5をフィッティングに合わせて傾けることは可能である。別の仕方のコイル配置おいても、特に従来のコイル配置すべての空間的配置と方向、磁場方向はエミュレートすることが可能である。   In a preferred embodiment of the present invention, the transmitter density is adjustable with the transmitter arrangement and / or the direction of the transmitter of the extracranial transmitter grid relative to the user's skull. A planar projection of the mechanical fitting of this embodiment of the invention is displayed in FIG. Here, the drill hole 13 for the sensor is indicated by a circle, and the drill hole 14 for the transmitting substance is indicated by a square. Here, it is possible to attach the transmission substance to the drill hole 14 of the fitting and / or to tilt the transmission substance 5 in accordance with the fitting. With other coil arrangements, it is possible to emulate the spatial arrangement and direction of all conventional coil arrangements, especially the magnetic field direction.

頭蓋外装置の準備、試験、保守は、医学教育の習得を求められない技術者によって実施される。   Preparation, testing and maintenance of extracranial devices are performed by engineers who are not required to acquire medical education.

本発明の好適な実施様態で、当装置は停電および/または電圧フリッカに対する従来的な保護を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the device includes conventional protection against power failures and / or voltage flicker.

中間ユニットにおいて、センサーと伝達物質の密度最適化と位置最適化、また人為的影響の除去、即ち外因性磁界、眼球運動、筋肉痙攣、その他によって生成される測定の偏りの除去のためにリアルタイムで自動的な手法が実行可能である。   In the intermediate unit, in order to optimize the density and location of sensors and transmitters, and to eliminate anthropogenic effects, i.e. to eliminate measurement biases generated by extrinsic magnetic fields, eye movements, muscle spasms, etc. Automatic techniques are feasible.

方法:   Method:

本発明による方法には、「S」と表され、下記で詳述される手法のステップが含まれる。入力データと出力データは「D」と表される。各ステップは次に説明される:本発明の記載の方法の基本原理はフローチャート20に示され、長方形は手法のステップ、菱形は決定ステップ、平行四辺形は手法のステップの入力データまたは出力データを表わす。   The method according to the present invention includes the steps of the technique designated “S” and detailed below. Input data and output data are represented as “D”. Each step is described as follows: The basic principle of the described method of the present invention is shown in flowchart 20, where the rectangle is the method step, the rhombus is the decision step, and the parallelogram is the input or output data of the method step. Represent.

S500:
このステップで、信頼できる方法で行動標的(D2000)の達成に必要な変数そして力学は行動モデル(D3000)の助けにより明確化される。
行動モデルは或るBAIの行動と力学の対応をモデル化する。下記において「BAI」は単数、複数の「脳活動指標」を表わす。BAIは、特定のルール(D2200)に従って測定されたデータから計算される。
BAIの実例はセンサーにより測定される電圧差(電極と照合電極)、またはこのセンサーによって測定されたデータに由来するウィンドウシグナルのパワー・スペクトル、またはこのセンサーによるβをαEEG活動で割った商(β=13−30Hz,α=8−12Hz)がある、[11]を参照。
行動モデルの一実例は縮小したデーヴィッドソンモデル(例えば[11]参照)であり、結果として積極的な感情は左前頭皮質におけるβをαEEG活動で割ったより高い商に対応する(β=13−30Hz,α=8−12Hz)。
行動モデル(D3000)により、原則として望ましい行動の持続期間を含む行動標的(D2000)のBAI(D2100)の標的力学への転換が可能となり、そしてそれにより計量化も可能となる。
BAIのタイプと数は装置要求を最小化する(D4000)。例えば左前頭皮質におけるβをαEEG活動で割ったより高い商(β=13−30Hz,α=8−12Hz)を計算するために、少なくとも1つのEEG−電極と1つの照合電極が必要となる。制御された方法で標的BAIを達成するために、少なくとも1つの伝達物質が必要である。
S500:
In this step, the variables and dynamics necessary to achieve the behavioral target (D2000) in a reliable manner are clarified with the aid of the behavioral model (D3000).
The behavior model models the correspondence between the behavior and dynamics of a certain BAI. In the following, “BAI” represents one or more “brain activity indicators”. The BAI is calculated from data measured according to a specific rule (D2200).
Examples of BAI are the voltage difference (electrode and reference electrode) measured by the sensor, or the power spectrum of the window signal derived from the data measured by this sensor, or the quotient of β by this sensor divided by αEEG activity (β = 13-30 Hz, α = 8-12 Hz), see [11].
An example of a behavioral model is the reduced Davidson model (see, for example, [11]), so that positive emotions correspond to a higher quotient of β in the left frontal cortex divided by αEEG activity (β = 13-30 Hz). , α = 8-12 Hz).
The behavioral model (D3000) allows the transformation of the behavioral target (D2000) into the target mechanics of the BAI (D2100), including in principle the desired duration of behavior, and thereby allows quantification.
The type and number of BAI minimizes device requirements (D4000). For example, to calculate the higher quotient (β = 13-30 Hz, α = 8-12 Hz) obtained by dividing β in the left frontal cortex by αEEG activity, at least one EEG-electrode and one reference electrode are required. In order to achieve the target BAI in a controlled manner, at least one transmitter is required.

S800:
使用されるBAIは、使用される一般脳活動モデル(D1000)の変数から計算される。
実例:限定された脳領域のフーリエ分解に基づくBAIはWilson−Cowan−モデルの神経振動子の力学から計算される(例えば[1]を参照)。
使用されたBAIは結果として、使用される一般的なモデルに関連して校正要求(D1100)の最小化につながる。BAIの計算が堅固でなければ、校正の要求がより高くなる。使用されるBAIが異なる部位で結合した非堅固な変数に基づくなら、ローカル校正は非ローカル校正により拡張され得る。いずれの場合も、校正のタイプ(例えば「ナン」、「ローカル」、「トランスローカル」図21のD1110)とその範囲(例えばセンサーと伝達物質のリスト)がリストされる(E100)。
実例:堅固で、非線形類似指標(例えば[5]を参照)には、校正は絶対的に必要ではない。上記で言及したβ/α商については、Wilson−Cowan−モデルのローカル校正が必要である。複雑な認知能力(例えば音楽創作、[19]を参照)については、一般的にはトランスローカル校正が必要となる。
S800:
The BAI used is calculated from the variables of the general brain activity model (D1000) used.
Example: A BAI based on Fourier decomposition of a limited brain region is calculated from the dynamics of a Wilson-Cowan-model neural oscillator (see eg [1]).
The BAI used results in a minimization of calibration requirements (D1100) in relation to the general model used. If the BAI calculation is not robust, the demand for calibration will be higher. Local calibration can be extended with non-local calibration if the BAI used is based on non-solid variables bound at different sites. In either case, the type of calibration (eg “Nan”, “Local”, “Translocal” D1110 in FIG. 21) and its range (eg list of sensors and transmitters) are listed (E100).
Example: For robust, non-linear similarity measures (see eg [5]), calibration is not absolutely necessary. For the β / α quotient mentioned above, a local calibration of the Wilson-Cowan-model is required. For complex cognitive abilities (eg music creation, see [19]), translocal calibration is generally required.

S2000:
校正には単独の、おそらくパラメータの時間依存性値の決定(内因性入力の一般的なモデルの母平均により評価される)と単独の、おそらく脳活動への外因性電磁界の時間依存性影響(「電磁」は「電および/または磁」として用いられ、以下に「EM」と短縮される)が含まれる。校正の範囲と質は1つ以上の脳活動の修正の信頼性に影響する。
校正は特定の脳モデル(D1200)につながり、外因性入力はモデル内の制御変数として定量化される(D1300)。校正は図21で詳述される。最も易しい場合ローカル(図22−23を参照)校正そしてトランスローカル(図24を参照)校正は互いに区別可能である。
ローカル校正の主要な目標は各センサー、各特定ユーザーのために、どの脳活動が各センサーの検出範囲内の特定の期間内に発生するか決定することである(図22にプロセスの流れを示す)。
ローカル校正の2番目の目標は各センサーの検出範囲内で各脳活動のために、少なくとも1つの伝達物質により生成される外因性EM fields(電磁界)によってこの脳活動がどのように修正可能かを決定することである(図23にプロセスの流れを示す)。
トランスローカル校正(S2400)の目標は考慮している脳構成要素の活動への他の脳構成要素の活動の影響のタイプと範囲を決定することである。
S2000:
Calibration involves the determination of a single, possibly parameter-dependent value (assessed by the population mean of a general model of endogenous input) and a single, possibly time-dependent effect of an extrinsic electromagnetic field on brain activity ("Electromagnetic" is used as "electric and / or magnetic" and is abbreviated as "EM" below). The scope and quality of the calibration affects the reliability of the correction of one or more brain activities.
Calibration leads to a specific brain model (D1200), and exogenous inputs are quantified as control variables in the model (D1300). Calibration is detailed in FIG. In the simplest case, local (see FIGS. 22-23) and translocal (see FIG. 24) calibrations are distinguishable from each other.
The primary goal of local calibration is to determine for each sensor, each specific user, what brain activity occurs within a specific period within the detection range of each sensor (Figure 22 shows the process flow). ).
The second goal of local calibration is for each brain activity within the detection range of each sensor, how this brain activity can be corrected by exogenous EM fields generated by at least one transmitter. (The process flow is shown in FIG. 23).
The goal of translocal calibration (S2400) is to determine the type and extent of impact of other brain component activities on the activity of the brain component being considered.

図21−24を用いて、校正について下記に説明する:   The calibration is described below using FIGS. 21-24:

図21は前記方法の部分を示し、上記で説明したデータD1100、D1110、D1120に基づいて、校正すべきか否かについて決定(上記で説明した決定ステップE100)はなされる。   FIG. 21 shows the part of the method. Based on the data D1100, D1110, and D1120 described above, whether or not to calibrate is determined (the determination step E100 described above).

校正が必要でない場合、当方法は上記で説明したステップS3000を続ける。校正が必要な場合、当方法はステップS2100を続けるが、ローカル校正が含まれる(図22−23を用いて下記に詳述される)。   If calibration is not required, the method continues with step S3000 described above. If calibration is required, the method continues with step S2100, but includes local calibration (detailed below using FIGS. 22-23).

ローカル校正が脳活動を局所的に校正するので、幾つかのセンサー、それぞれセンサーユニットによって同じ脳活動の検出と校正が可能である。したがって、数回校正された脳活動が一回だけ考慮される、あるいは同じ脳活動の複数の校正が協働して評価されるよう、同一の脳活動を同一として同定すること(ステップS2300)は有用である。各データはデータセットD1200とD1300に統合される。   Since local calibration calibrates brain activity locally, the same brain activity can be detected and calibrated by several sensors, each sensor unit. Therefore, identifying the same brain activity as identical so that brain activity calibrated several times is considered only once, or multiple calibrations of the same brain activity are evaluated in cooperation (step S2300). Useful. Each data is integrated into data sets D1200 and D1300.

トランスローカル校正がD1110で不可欠な場合、これはステップE120でチェックされ、必要ならば、トランスローカル校正はステップS2400で実行される(図24を用いて下記に詳述される)。各データはデータセットD1200とD1300に統合される。   If translocal calibration is essential at D1110, this is checked at step E120, and if necessary, translocal calibration is performed at step S2400 (detailed below using FIG. 24). Each data is integrated into data sets D1200 and D1300.

ここでローカル校正については、図22−23を用いて説明される。:   Here, the local calibration will be described with reference to FIGS. 22-23. :

ここで脳活動は各センサーによって測定される(S2110)。結果となる時系列(D2205)から事実上のBAI力学は計算され(S2120)、事実上のBAI力学(D2210)という結果となる。   Here, the brain activity is measured by each sensor (S2110). The actual BAI mechanics is calculated from the resulting time series (D2205) (S2120), resulting in the actual BAI mechanics (D2210).

通常、脳活動モデル(D1000)は微分方程式によって与えられ、影響に関する或る仮定下で外因性入力が含められる(D1049)。   Usually, the brain activity model (D1000) is given by a differential equation and includes exogenous inputs under certain assumptions about the influence (D1049).

モデル−モードは、或るセットの観察不可能性、即ちパラメータ、外因性入力と内因性入力に関するこれらの微分方程式の解である。   Model-mode is the solution of these differential equations with respect to a set of unobservability, ie parameters, extrinsic input and intrinsic input.

これらのモデル−モードはステップS2115で計算され、データベース(D1051)に格納される。このデータベースには、観察不可能性のセットからモデル−モードへのマッピングが含まれる。データベースD1051に格納されたデータにより、および/またはステップS2115で直接計算されるデータの利用により、モデル−モードのBAI力学が計算される(S2120)。これはBAI力学(D1030)が理論上可能であるという結果となる。   These model-modes are calculated in step S2115 and stored in the database (D1051). This database contains a mapping from a set of unobservability to model-modes. The model-mode BAI mechanics are calculated by the data stored in the database D1051 and / or by using the data directly calculated in step S2115 (S2120). This results in BAI dynamics (D1030) being theoretically possible.

通常BAIはモデル−モードを単純化するので、幾つかのモデル−モードが類似(エラー境界内では区別できない)のBAI−モデル−モードを与えることは可能である。幾つかの観察不可能性のセットが同じモデル−モードを生成することも可能である。BAI−モデル−モード、モデル−モード、観察不可能性のセットの間のこの関係はゲージ理論、それぞれ電気力学から知る(BAIへの対応は例えば、「空間体積内のエネルギー密度」、モデル−モードへの対応は幾つかの電磁場であり、このエネルギー密度を生成する、また観察不可能性のセットへの対応は異なる電位であり、電/磁場の基礎となり得る)。例えば確率モードでは、P番目のモーメントの時系列が格納される。モデルモードとおそらくBAIモードがデータベースに格納され、および/または迅速に計算される。観察不可能性の有限数だけが格納され(格子)、モデル−モードとBAI−モードも同様である。必要ならば、格子のリファインおよび/または補強(例えば内因性および/または外因性入力のためのパラメータのセットおよび/または新たな係数の追加による)は可能である。   Since BAI usually simplifies model-modes, it is possible that some model-modes give similar (indistinguishable within error boundaries) BAI-model-modes. It is possible that several sets of unobservability can produce the same model-mode. This relationship between the set of BAI-model-mode, model-mode, and unobservability is known from gauge theory, respectively electrodynamics (corresponding to BAI is eg “energy density in spatial volume”, model-mode The response to is a number of electromagnetic fields, and this energy density is generated, and the response to the unobservable set is a different potential and can be the basis of the electric / magnetic field). For example, in the probability mode, the time series of the Pth moment is stored. Model mode and possibly BAI mode are stored in the database and / or calculated quickly. Only a finite number of unobservability is stored (lattice), as are model-mode and BAI-mode. If necessary, refinement and / or reinforcement of the grid is possible (eg by setting parameters for intrinsic and / or extrinsic inputs and / or adding new coefficients).

モードが弱体化および/または変形および/またはキャリアから各センサーへ位相偏差することは可能である(神経集団をモードの「キャリア」と表すので、その活動は各モードを生成する)。モードのイメージ(各センサーに到達する)はイメージ・モードと呼ばれることとなり、関連するBAI−モードと相似している。   It is possible for the mode to be weakened and / or deformed and / or phase-shifted from the carrier to each sensor (representing the neural population as the “carrier” of the mode, so that activity produces each mode). The image of the mode (which reaches each sensor) will be referred to as the image mode and is similar to the associated BAI-mode.

先験的な前提(D1040,図22)により、BAI−モデル−モードのイメージが計算されるかどうか、またその方法、そして事実に関するBAI−力学のエレメントとして特定可能になるかどうか、またその方法(S2130)を決定する。最も容易な場合、BAI−モデル−モードのイメージはBAI−モデル−モード自体に比例し、(振幅が消失する場合を別にして)BAI−モデル−モードの商そして減衰定数の逆数と同等に定められ得る。この最も容易な場合とは次のように仮定される。最も容易な場合、(BAI−)モデル−モードはローカルであり、したがって局所化された脳活動を説明する。   A priori assumption (D1040, FIG. 22) whether and how the BAI-model-mode image is computed and whether it can be identified as a BAI-mechanical element of fact and how (S2130) is determined. In the simplest case, the image of the BAI-model-mode is proportional to the BAI-model-mode itself and is set equal to the quotient of the BAI-model-mode and the reciprocal of the damping constant (apart from the case where the amplitude disappears). Can be. This easiest case is assumed as follows. In the simplest case, the (BAI-) model-mode is local, thus accounting for localized brain activity.

S2130(図22を参照)による分解には、経験的なBAI−力学の範囲内でBAI−モデル−モードの検出(D1030)、モデル−モードの同定があり、これらのBAI−モデル−モードを生成する可能性があるが、また観察不可能性のセットの同定もあり、これらのモデル−モードの基礎となる可能性がある。ここにおいてゼロに等しい外因性入力の観察不可能性のセットだけが許される。ローカル校正の目的で、内因性入力は常に最も容易な場合、2番目に容易な場合は正弦波、3番目に容易な場合は振動であると仮定される。   Decomposition by S2130 (see FIG. 22) includes BAI-model-mode detection (D1030) and model-mode identification within empirical BAI-dynamics, generating these BAI-model-modes. There is also the identification of a set of unobservability, which may be the basis for these model-modes. Only a set of unobservable extrinsic inputs equal to zero is allowed here. For the purpose of local calibration, the intrinsic input is always assumed to be the easiest case, the second easiest case is a sine wave, and the third easiest case is vibration.

当方法の実践のためには、関連するBAI−モデル−モードのさらなる分析を制限することが有用である。雑音、測定エラー、その他同様の事前に定義済みの閾値上の事実上のBAI−力学内で検出可能な場合は、事実上のBAI−力学内で検出されるBAI−モデル−モードは関連と呼ばれる。   For the practice of this method it is useful to limit further analysis of the relevant BAI-model-mode. A BAI-model-mode detected within a virtual BAI-dynamics is called association if it can be detected within the virtual BAI-dynamics on noise, measurement errors, and other similar predefined thresholds .

分解は、各センサーの各検出範囲内関連BAI−モデル−モード(D2300)のリスト、D2300の各エレメントの潜在的に生成するモデル−モード(D2350)のリスト、D2350の各モデル−モードの潜在的に基礎を成すパラメータと内因性入力のセット(D2400)のリストにつながる。   The decomposition consists of a list of associated BAI-model-modes (D2300) within each detection range for each sensor, a list of potentially generated model-modes (D2350) for each element of D2300, and a potential for each model-mode of D2350. Leads to a list of parameters and the set of intrinsic inputs (D2400).

図23に示されるように、各センサーSi,と各伝達物質Tk,用に次の方法のステップが実行される。: As shown in FIG. 23, each sensor S i, each transmitter T k, the next step of the method is performed in use. :

内因性入力のパラメータのセットから開始し(D2400)て、テスト(S2170、伝達物質による試験シグナル送信)により、それらの観察不可能性のセット(D2410)が抽出され、試験シグナル下で各モデル−モードの潜在的に基礎を成す。これには、試験シグナルの助けにより伝達物質シグナルが外因性入力、即ちモデル方程式の部分に変換する方法の決定が含まれる。これが達成される時、各モデル−モードへの外因性信号の影響(BAI−モデル−モードと同様)が定量化され、脳活動の実際の修正に利用可能である(S3000)。   Starting from a set of parameters for endogenous input (D2400), the test (S2170, test signal transmission by transmitter) extracts those unobservability sets (D2410) and Potentially underlying the mode. This includes the determination of how the transmitter signal is converted into an extrinsic input, ie part of the model equation, with the aid of the test signal. When this is achieved, the influence of the extrinsic signal on each model-mode (similar to BAI-model-mode) is quantified and available for actual correction of brain activity (S3000).

試験シグナル(D2500)は、最も単純な場合可能な内因性および外因性入力(一定、振動のエレメンタリー・ループ、即ち測定されたシグナル、またより多くの伝達物質シグナルの時間遅延フィードバックを含む)から生じる。   The test signal (D2500) is derived from the intrinsic and extrinsic inputs possible in the simplest case (constant, including an elementary loop of vibration, ie the measured signal, and time delay feedback of more transmitter signals) Arise.

試験シグナルは次のように一般脳モデルに導入される:モデル方程式内で、「入力」を「内因性プラス外因性入力」と交換する。   Test signals are introduced into the general brain model as follows: Within the model equation, “input” is replaced with “endogenous plus extrinsic input”.

外因性入力は移動作用素の伝達物質シグナルへの適用の結果として定義される。   Exogenous input is defined as a result of application of a mobile operator to a transmitter signal.

移動作用素

Figure 2005528937
は、外因性で物理的に測定可能なシグナルを特定の、即ち校正脳モデルの方程式内の制御変数と連結する。各モデルの基礎を成すパラメータセットと内因性入力、そして伝達物質シグナルのパターンと振幅次第で、異なる値の制御変数は各モードを変更し、物理的に測定可能である。 Transfer operator
Figure 2005528937
Connects the extrinsic and physically measurable signal with a control variable in a specific, ie calibration brain model equation. Depending on the parameter set and endogenous inputs underlying each model, and the pattern and amplitude of the transmitter signal, different values of control variables can be measured physically, changing each mode.

試験シグナルには、異なるパラメータ、内因性入力、また必要であるならば考慮中のBAI−モードの移動作用素のセット間を区別するタスクがある。試験シグナル(他の伝達物質シグナルと同様に)は外部参照値、そして伝達物質の位置における(通常は時間依存性)パターン、そして一連の振幅乗数(おそらく1つだけエレメントを含む)によって特徴付けられる。   The test signal has the task of distinguishing between different parameters, intrinsic inputs and, if necessary, the set of BAI-mode mobile operators under consideration. The test signal (similar to other transmitter signals) is characterized by an external reference value, and a (usually time-dependent) pattern at the transmitter location, and a series of amplitude multipliers (possibly containing only one element) .

各伝達物質シグナル(したがって各試験シグナルも)は、ここにハイブリッド記号で表示される、即ち一連の振幅乗数により、またシグナルの生成を特定化する外部参照値を示す、脳活動モデルの変数で表示される。   Each transmitter signal (and thus each test signal) is displayed here as a hybrid symbol, that is, as a series of amplitude multipliers and as a variable in the brain activity model that indicates an external reference value that specifies the generation of the signal. Is done.

例えば、磁界の強さが0.01テスラである頭蓋外磁界は次のように電流の強さI0であるコイルにより発生可能である。選択された電圧単位に関しては、自然に磁界の変化に誘導され電圧の振幅は1に標準化される。誘導電圧のパターンがsin(2*π**5/1000)、(脳活動モデルの変数としての電圧tはミリ秒時間)、他は一定条件で電流強度I0,2*I0,4*0,8*0が(0.01T,sin(2*π**5/1000),(1,2,4,8))と表示される。 For example, an extracranial magnetic field having a magnetic field strength of 0.01 Tesla can be generated by a coil having a current strength I 0 as follows. For the selected voltage unit, the amplitude of the voltage is normalized to 1 induced naturally by changes in the magnetic field. The pattern of the induced voltage is sin (2 * π * t * 5/1000) (the voltage t as a variable of the brain activity model is millisecond time), and the others are constant current conditions I 0 , 2 * I 0 , 4 * I 0 , 8 * I 0 is displayed as (0.01T, sin (2 * π * t * 5/1000), (1,2,4,8)).

さらに、z(t)、システム行動、が時間遅延10ミリ秒でフィードバック、コイル電流が以前と同じ強さで、電圧振幅1に標準化されるなら:(0.01T,z(t−10),(1,2,4,8))と表示される。   Furthermore, if z (t), system behavior is feedback with a time delay of 10 milliseconds, and the coil current is normalized to a voltage amplitude of 1 with the same strength as before: (0.01T, z (t-10), (1, 2, 4, 8)) is displayed.

部分的なシグナルの持続時間は(I0、2*0他で)望ましい効果(例えば過渡対リミット・サイクル)、同様に2つの部分的なシグナルの可能性のある休止に依存する。 The duration of the partial signal (I 0 , 2 * I 0 etc. ) depends on the desired effect (eg transient vs. limit cycle) as well as the possible pauses of the two partial signals.

伝達物質シグナルから各モードのキャリアにおけるシグナルへの移動は不変影響と仮定影響の影響を受ける(D1050)。   The transfer from the transmitter signal to the signal in each mode of the carrier is affected by invariant and hypothetical effects (D1050).

可能性のある振幅順序は技術制約および/または健康上の制約に影響される(D4100,D4200)。   The possible amplitude order is affected by technical constraints and / or health constraints (D4100, D4200).

最も容易な場合、例えば2つの異なるパラメータと内因性入力のセットがあり、2つの異なるモデル−モード、しかし類似のBAI−モデル−モードとなる。即ち、BAIの観察によりどの観察不可能性のセットが各脳活動の基礎を成すかを決定することは可能ではない。したがって、試験シグナルによりモデル−モードが作成されるように、移動作用素に関する推測的仮定下(例えば、位相偏差とシグナルの減衰の組合せ)で、観察不可能性の両セットを一般的な脳モデルに挿入することにより、試験シグナルパターンには一連の振幅乗数が数値的に計算され(S2160)、結果となるそのBAI−モデル−モードは両方のセットと異なる。   In the simplest case, for example, there are two different parameters and a set of endogenous inputs, resulting in two different model-modes, but similar BAI-model-modes. That is, it is not possible to determine which set of unobservability is the basis for each brain activity by BAI observation. Thus, under speculative assumptions about the mobile operator (eg, a combination of phase deviation and signal decay), both sets of unobservability become general brain models so that a model-mode is created by the test signal. By inserting, a series of amplitude multipliers are numerically calculated in the test signal pattern (S2160) and the resulting BAI-model-mode is different for both sets.

通常はこの数値計算は、各々可能性のある振幅乗数のセットと共に試験シグナルの可能性のあるパターンのセットにつながる。事前定義の基準(例えば、試験される脳活動を除いて発生する脳活動すべての最小限振動)により、最適な試験シグナルが選択される。   This numerical calculation usually leads to a set of possible patterns of test signals, each with a set of possible amplitude multipliers. An optimal test signal is selected according to predefined criteria (eg, the minimum vibration of all brain activity that occurs except the brain activity being tested).

一連で最初の振幅でシグナルの送信(S2170)で開始し、および最小は考慮中のセンサー(Si)、最大はセンサーグリッドのすべてのセンサー(図5を参照)で電磁脳活動の測定(S2110)を行い、結果としてBAI力学が計算される時系列(D2520)となる(S2120)。 Starting with the transmission of a signal with the first amplitude in a series (S2170), the minimum is the sensor under consideration (S i ), the maximum is the measurement of electromagnetic brain activity (S2110) on all sensors in the sensor grid (see FIG. 5) ) And results in a time series (D2520) in which BAI dynamics are calculated (S2120).

続いて、事実上のBAI力学が外因性入力によりBAI−モデル−モードに分解される(S2135)。この分解のためにD2400からのパラメータと外因性入力のセット(図22を参照)だけが認められ、結果として設定「ゼロに等しい外因性入力」はおそらく異なる外因性入力、不変影響と仮定影響から生じるパターン、一連の振幅の異なる振幅に関連する(通常は非線形)変更から生じる強度により交換される。   Subsequently, the de facto BAI mechanics is decomposed into BAI-model-mode by the extrinsic input (S2135). Only the set of parameters and extrinsic inputs from D2400 (see Fig. 22) are allowed for this decomposition, and as a result the setting "exogenous input equal to zero" is probably from different extrinsic inputs, invariant and hypothetical effects. The resulting pattern is exchanged by the intensity resulting from (usually non-linear) changes associated with different amplitudes in a series of amplitudes.

この分解が幾つかの観察不可能性のおよそ最良のセットが結果となる(E210)、別の試験シグナルは計算される、D2400からの以前のパラメータと内因性入力のセットの代わりにD2410(図23)を考慮してS2160に続くループはS2135で再び実行される。このループの複数の反復が結果を生成しない場合、伝達物質の方向は変更する必要があり、別の伝達物質が選択される。   This decomposition results in an approximately best set of some unobservability (E210), and another test signal is calculated, D2410 (see figure) instead of the previous parameter and endogenous input set from D2400. 23), the loop following S2160 is executed again at S2135. If multiple iterations of this loop do not produce a result, the mediator direction needs to be changed and another mediator is selected.

要約すれば、ローカル校正の完了後下記が知られることとなる、
− どのモデル−モードがセンサーの検出範囲内にあるか、
− どのパラメータ・セットとどの内因性入力が各モデル−モードを生成するか、
− 各モデル−モードに影響を及ぼす方法。
ローカル校正に加えて、ステップS2300でおいてモデル−モードの同一のキャリアの同定が可能である。
In summary, after the local calibration is complete, you will know:
-Which model-mode is within the detection range of the sensor,
-Which parameter set and which endogenous input generate each model-mode,
-Methods that affect each model-mode.
In addition to local calibration, the same carrier in model-mode can be identified in step S2300.

klがパラメータPkl,内因性入力Ikl(t)、移動作用素

Figure 2005528937
によって特徴付けられるセンサーSk,に属するモードである場合、またAmn(t)がパラメータPmn,内因性入力Imn(t)、移動作用素
Figure 2005528937
(χ伝達物質の列挙)によって特徴付けられるセンサーSm,に属するモードである場合、次の記述が有効である:もし各PklがそれぞれPmn,に等しい、また各Ikl(t)がImn(t)に等しい場合、両モードは同一である。
Figure 2005528937

Figure 2005528937
に等しくなく、および/または
Figure 2005528937

Figure 2005528937
に等しくないように伝達物質Tχ,があるなら、これらの同一のモードは同じキャリアを有しない。 A kl is the parameter P kl, endogenous input I kl (t), transfer operator
Figure 2005528937
When a sensor S k, belonging mode characterized by also A mn (t) parameter P mn, endogenous input I mn (t), the mobile operator
Figure 2005528937
If the mode belongs to the sensor S m , characterized by (enumeration of χ transmitters), the following description is valid: If each P kl is equal to P mn , and each I kl (t) is When equal to I mn (t), both modes are the same.
Figure 2005528937
Is
Figure 2005528937
And / or
Figure 2005528937
But
Figure 2005528937
These identical modes do not have the same carrier if there is a transmitter T χ , not equal to.

続くトランスローカル校正において手法のステップS2300は不可欠ではないが、関数行列の可能な最小化につながる(D2410図24を参照)。   In the subsequent translocal calibration, method step S2300 is not essential, but leads to possible minimization of the function matrix (see D2410 FIG. 24).

トランスローカル校正(S2400)により、他のモードおよび/またはモードへの感覚入力の影響のタイプと範囲が決定される(間接的な外因性影響、即ち、視覚、聴覚、触覚、その他の感覚刺激の表示は、感覚系により仲介され、結果として遅延する、また内因性入力の部分としてモデル化される)。この目的のためのツールは関数行列(D2410)である:もし合計nの異なるモデルモードが、少なくとも1つのセンサーの検出範囲内に見出されるなら、この関数行列はn×n行列であり、モードiのモードjへの影響が決定可能ならば、(i,j)セルは成分を示す。「内因性入力」が「おそらくi番目のモードの時間遅延機能に加えて別の内因性入力」に交換されるように、モードjの脳モデルの方程式において成分はこの影響を定量化する。   Translocal calibration (S2400) determines the type and range of sensory input effects on other modes and / or modes (indirect extrinsic effects, ie visual, auditory, tactile, other sensory stimuli The display is mediated by the sensory system, resulting in delay and modeling as part of the endogenous input). A tool for this purpose is a function matrix (D2410): if a total of n different model modes are found within the detection range of at least one sensor, this function matrix is an n × n matrix and mode i If the influence of mode j on mode j can be determined, the (i, j) cell indicates the component. The component quantifies this effect in the equation of the brain model of mode j so that “endogenous input” is replaced by “possibly another intrinsic input in addition to the time delay function of the i th mode”.

関数行列の求められる部分を満たすための方法は図24に示されている。関数行列またはその部分を学ぶことにより、従来の数的方法、神経ネットワーク、非線形力学、その他によってモデルの幾つかの構成要素(同期化、位相固定、またさらに多く)を含む各脳モデルの事象の計算を可能にする。   A method for filling the required portion of the function matrix is shown in FIG. By learning the function matrix or parts of it, the events of each brain model, including several components of the model (synchronization, phase locking, and more) by traditional mathematical methods, neural networks, nonlinear dynamics, etc. Enable calculation.

ローカル校正から得た移動作用素(D1300)、そしてさらなる観察不可能性により、集合的な方法でのみトランスローカル影響を考慮に入れる、すべてのモードでBAI予測(S2410)が可能となる。モードをアクティブに変更する時(S2420)、事実上のBAIと予測されたBAIの間の起こりうる差は明らかになり得る。この差はステップS2430で捕捉される。これらの差は基本的にトランスローカル影響に基づく。ステップS2440では、そのような関数行列は計算され、(脳モデルの方程式に含められる時)上記の差を説明することは可能である。   The transfer operator obtained from local calibration (D1300) and further unavailability allow BAI prediction (S2410) in all modes, taking into account translocal effects only in a collective manner. When changing the mode to active (S2420), the possible difference between the actual BAI and the predicted BAI may become apparent. This difference is captured in step S2430. These differences are basically based on translocal effects. In step S2440, such a function matrix is calculated and can account for the above differences (when included in the brain model equations).

E400では、上記の差から関数行列へのマッピングが固有かどうかテストされた。固有でなければ、ステップS2221で、潜在的に適切な関数行列のセットを限定するため試験シグナルが修正される。この反復は、関数行列の望ましい要素を独自に決定した後に停止する。   In E400, it was tested whether the mapping from the above differences to the function matrix was unique. If not, in step S2221, the test signal is modified to limit the set of potentially appropriate function matrices. This iteration stops after uniquely determining the desired elements of the function matrix.

校正に続いて、脳活動モデルベースのフィードバックループにより脳活動の望ましくはEM制御または調節(S3000)がBAI標的力学の達成と支持の標的となる。このことは、図25で詳述されている。   Following calibration, preferably EM control or regulation of brain activity (S3000) is a target for achievement and support of BAI target dynamics by a brain activity model-based feedback loop. This is detailed in FIG.

ここで初めに伝達物質シグナルが計算されるが、事実上のBAI力学(D1010)を標的BAI力学(S3100)に転換することは理論的に適切である。好適な実施様態において、これらの伝達物質シグナルはエレメンタリーシグナルから構成され、衝撃は特定の脳モデル内において計算可能であり、それぞれ校正から学ぶことができる。この組み合わせのために、多様な影響(幾つかの脳活動上の1つの伝達物質のシグナルの影響)、空間構成(幾つかの伝達物質のシグナル)、そして時間内の構成(一連のシグナル)が適切である。計算されたシグナル(健康上の制約(D4200)、装置の制約(D4100)、可能性のある波及制限(D4300)に関する)実現可能性試験後、効用関数により、最高の伝達物質シグナルが選択され、送信される(S3400)。特定の脳モデル内でシグナルの理論的衝撃は知られており、BAI力学の予測が可能となる(D4040)。もし(継続EM計測と継続的事実上の−BAI計算中)事実上のおよび標的−BAI−力学の比較(S3500)が相当な差(E300)になる場合、さらなる校正ステップ(S2000)で校正を改良するためにS3000は規定通りに中断される。この場合、伝達物質シグナルを再計算するために以後当方法はステップS3100へ進む。   Here, the transmitter signal is first calculated, but it is theoretically appropriate to convert the actual BAI dynamics (D1010) to the target BAI dynamics (S3100). In a preferred embodiment, these transmitter signals are composed of elementary signals, and impacts can be calculated within a specific brain model, each of which can be learned from calibration. Because of this combination, various effects (effect of one transmitter signal on several brain activities), spatial composition (signal of several transmitters), and composition in time (series of signals) Is appropriate. After the calculated signal (for health constraints (D4200), device constraints (D4100), possible ripple limits (D4300)) feasibility test, the utility function selects the best transmitter signal, It is transmitted (S3400). The theoretical impact of signals within a specific brain model is known and allows prediction of BAI dynamics (D4040). If (in continuous EM measurement and continuous de facto-BAI calculation) the de facto and target-BAI-dynamics comparison (S3500) results in a significant difference (E300), the calibration is performed in a further calibration step (S2000) To improve, S3000 is interrupted as specified. In this case, the method then proceeds to step S3100 to recalculate the transmitter signal.

幾つかの実例を用いて、方法の主要なステップは説明される。実例は段階的にフローチャートを用いて説明する(図20−25)。:   With some examples, the main steps of the method are explained. An example will be described step by step using a flowchart (FIGS. 20-25). :

実例1:   Example 1:

図20   FIG.

D2000(行動標的):
適用時間中の積極的な感情の増幅
D2000 (behavioral target):
Active emotional amplification during application time

D3000(行動モデル):
続く対応は「縮小したデーヴィッドソンモデル」と呼ばれている(例えば[11]を参照)。:積極的な感情は、左前頭皮質におけるα活動へのβのより高い商に対応する(β=13−30Hz,α=8−12Hz)。
D3000 (behavior model):
The subsequent correspondence is called the “reduced Davidson model” (see, for example, [11]). A positive emotion corresponds to a higher quotient of β to α activity in the left frontal cortex (β = 13-30 Hz, α = 8-12 Hz).

S500(BAI仕様と計算、標的BAI−力学の仕様):
デーヴィッドソンモデルはEEG−シグナルのパワー・スペクトルに基づく。したがって適切なBAIはフーリエ係数の一連の平方係数であり、高速フーリエ変換により計算される。実例として1と50Hzの間の周波数がある。導出BAIとは、

Figure 2005528937
(前提:整数周波数、フーリエ・ウィンドウ、例えば500ミリ秒、i−ヘルツ−モードのフーリエ係数のfiモジュラスだけ。1から50Hzの周波数を扱うためにはNyquistによると、少なくとも100データポイントが必要である)。BAI(100)はデータポイント1−100のパワー・スペクトルであり、BAI(101)はデータポイント2−101のパワー・スペクトルである、等。Pos(100)はBAI(100)から導出され、Pos(101)はBAI(101)からである、等。この導出されたBAIは増加する、例えば時間tから(あるいは各データポイントから)、Pos(t,影響)>2*Pos(t,影響なし)。この要求はすべての標的BAI力学を決定する。 S500 (BAI specification and calculation, target BAI-dynamics specification):
The Davidson model is based on the power spectrum of the EEG-signal. The appropriate BAI is therefore a series of square coefficients of the Fourier coefficients and is calculated by a fast Fourier transform. An example is a frequency between 1 and 50 Hz. Derived BAI is
Figure 2005528937
(Assumption: integer frequency, Fourier window, e.g. 500 milliseconds, only the f i modulus of the Fourier coefficient of the i -hertz mode. To handle frequencies from 1 to 50 Hz, Nyquist requires at least 100 data points. is there). BAI (100) is the power spectrum of data point 1-100, BAI (101) is the power spectrum of data point 2-101, and so on. Pos (100) is derived from BAI (100), Pos (101) is from BAI (101), etc. This derived BAI increases, eg, from time t (or from each data point), Pos (t, influence)> 2 * Pos (t, no influence). This requirement determines all target BAI dynamics.

D4000(最小化装置要求):
表面−EEGのために左前頭に1電極と、例えば耳に1つの照合電極([16]を参照)、左前頭に1つ頭蓋外コイル(伝達物質として)。0.5秒毎に100データポイント(S500を参照)、最小サンプリングレートは200/秒である。
D4000 (minimization device requirement):
Surface-One electrode on the left frontal for EEG, eg one reference electrode on the ear (see [16]), one extracranial coil on the left frontal (as transmitter). 100 data points every 0.5 seconds (see S500), the minimum sampling rate is 200 / second.

D2100(標的BAI−力学):
Pos(t,影響あり)>2*Pos(t,影響なし)
D2100 (Target BAI-dynamics):
Pos (t, affected)> 2 * Pos (t, unaffected)

D2200(BAI計算ルール):
高速フーリエ変換を用いて、各i−thモード(iは1と50Hzの間)のフーリエ係数の平方係数(fi2が計算される。

Figure 2005528937
D2200 (BAI calculation rule):
Using the Fast Fourier Transform, the square coefficient (f i ) 2 of the Fourier coefficient of each i-th mode (i is between 1 and 50 Hz) is calculated.
Figure 2005528937

D1000(一般脳活動モデル):
単純化されたWilson−Cowan−モデル([1]に由来する、ゼロにセットされた不応性時間また伝送遅延、そのほか)また脳活動は神経振動子の活動に基づく。神経振動子は、入力次第、そしてまた観察不可能生理学的パラメータ次第で振動するまたは振動しない。神経振動子は相互接続した興奮性また抑制性の単独のニューロンの集団である([1]では、10個の単独のニューロンの集団である。各ニューロンの集団が次の方程式に従う限り、ここではこの数字の倍数も認められている)、2つの非線形微分方程式のシステムによりモデル化される。:

Figure 2005528937
Figure 2005528937
はシグモイド関数である。 D1000 (general brain activity model):
Simplified Wilson-Cowan-model (from [1], refractory time or transmission delay set to zero, etc.) and brain activity is based on neural oscillator activity. Neural oscillators oscillate or do not oscillate depending on the input and also depending on unobservable physiological parameters. A neural oscillator is a group of interconnected excitatory or inhibitory single neurons (in [1], a group of 10 5 single neurons. As long as each neuron group follows the following equation, (Multiples of this number are also allowed), modeled by a system of two nonlinear differential equations. :
Figure 2005528937
Figure 2005528937
Is a sigmoid function.

「x」、「y」は電磁変数であり、αx+βyとして観測可能であり、結果としてα、βは両者とも区間[−1,1]に由来し、混合角と呼ばれる。「x」は個々の興奮性ニューロンのセットを示し、「y」は個々の抑制性ニューロンのセットを示す(「セット」=神経振動子内のそのようなニューロン)。
「a」、「b」、「c」、「d」はスローな観察不可能性である。
「a」は個々の興奮性ニューロンのセットの自らへの影響をモデル化する、
「d」は個々の抑制性ニューロンのセットの自らへの影響をモデル化する、
「b」は個々の抑制性ニューロンのセットによる個々の興奮性ニューロンのセットへの影響をモデル化する、
「c」は個々の興奮性ニューロンのセットによる個々の抑制性ニューロンのセットへの影響をモデル化する、
「ρx」は神経振動子外部から個々の興奮性ニューロンのセットへの内因性入力をモデル化する、
「ρy」は神経振動子外部から個々の抑制性ニューロンのセットへの内因性入力をモデル化する、
モデル内では、入力変数は必ずしもスローとはみなされない(この側面はトランスローカル校正を説明する時に特に考慮する)。時間はすべてミリ秒で表示され、他のすべての単位は無次元である。Wilson−Cowan方程式の左辺の「t」は、別の観察不可能性である膜時定数をミリ秒でモデル化する。
外因性影響を含めるため、単純化されたWilson−Cowan−モデルが補強される:直接電磁外因性影響は、入力の一部としてモデル化される:

Figure 2005528937
また,
Figure 2005528937
ではρx,exo
Figure 2005528937
(伝達物質シグナル)はi−番目の伝達物質から考慮中の神経振動子へ伝達される外因性入力を示す。そして「endo」は「内因性」を意味する。
Figure 2005528937
は移動作用素であり、因子の中でも特に各伝達物質から考慮する神経振動子の距離、伝達物質の軸に関連して個々のニューロンの方向、他の生理学的パラメータ、さらに伝達されるシグナルのタイプに依存する。移動作用素は観察不可能性である。上記の観察不可能性は、異なる人々の最大100までの要因によって異なり、in vivoの1つの脳の異なる脳領域内でさえも相当異なり、変化し得る(EM振動子と比較するとゆっくり)ことが知られている。得られた複数の理論的および事実上のモードは、ほとんど任意の数のモードを含む。したがってローカル校正無しの制御されたローカル修正は、通常は不可能である。比較的一定の内因性入力という前提下では、トランスローカル校正は必要ではない。 “X” and “y” are electromagnetic variables and can be observed as αx + βy. As a result, both α and β are derived from the interval [−1, 1] and are called mixing angles. “X” indicates a set of individual excitatory neurons and “y” indicates a set of individual inhibitory neurons (“set” = such neurons in a neural oscillator).
“A”, “b”, “c”, “d” are slow unobservability.
“A” models the influence of a set of individual excitatory neurons on itself,
“D” models the effect of an individual set of inhibitory neurons on itself,
“B” models the effect of an individual set of inhibitory neurons on an individual set of excitatory neurons,
“C” models the effect of a set of individual excitatory neurons on a set of individual inhibitory neurons,
“Ρ x ” models the endogenous input from outside the neural oscillator to a set of individual excitatory neurons,
“Ρ y ” models the intrinsic input from outside the neural oscillator to a set of individual inhibitory neurons,
Within the model, input variables are not necessarily considered slow (this aspect is specifically considered when describing translocal calibration). All times are displayed in milliseconds, and all other units are dimensionless. The “t” on the left side of the Wilson-Cowan equation models the membrane time constant, another unobservability, in milliseconds.
A simplified Wilson-Cowan-model is augmented to include extrinsic effects: direct electromagnetic extrinsic effects are modeled as part of the input:
Figure 2005528937
Also,
Figure 2005528937
Then ρ x, exo =
Figure 2005528937
(Transmitter signal) indicates the exogenous input transmitted from the i-th transmitter to the neural oscillator under consideration. “Endo” means “endogenous”.
Figure 2005528937
Is a mobile operator, among other factors, the distance of the neural oscillators to consider from each transmitter, the orientation of individual neurons relative to the transmitter axis, other physiological parameters, and the type of signal transmitted Dependent. Mobile operators are unobservable. The above unobservability depends on up to 100 factors of different people, can vary considerably even within different brain regions of one brain in vivo and can vary (slowly compared to EM transducers). Are known. The resulting plurality of theoretical and de facto modes includes almost any number of modes. Thus, controlled local correction without local calibration is usually not possible. Translocal calibration is not necessary under the assumption of a relatively constant endogenous input.

S800(最小化校正要求の仕様):
τ、a、b、c、d、ρx、ρy、は1つのセンサー−伝達物質−ペアの移動作用素である。ローカル校正だけが必要である。
S800 (minimized calibration requirement specification):
[tau], a, b, c, d, [rho] x , [rho] y are transfer sensors of one sensor-transmitter-pair. Only local calibration is required.

D1100(最小化校正要求):
1つのセンサー−伝達物質−ペアに関して、ローカルで、τ、a、b、c、d、ρx、ρy、移動作用素を校正する。
D1100 (minimized calibration request):
Calibrate τ, a, b, c, d, ρ x , ρ y , transfer operator locally for one sensor-transmitter-pair.

E100(校正が必要か?):
ローカル校正は必要である。
E100 (Do you need calibration?):
Local calibration is necessary.

D4100(装置制約):
使用装置次第であり、例えば入力側ではサンプリングレート200/秒でデジタル化された従来の接着性電極、例えば出力側では最大限磁界0.5テスラのコイルである1つの伝達物質だけへの制限により、独立して幾つかのモードに影響することが不可能となる。
D4100 (device restriction):
Depending on the device used, for example, by restricting to a conventional adhesive electrode digitized at a sampling rate of 200 / sec on the input side, for example a single transmitter with a maximum magnetic field of 0.5 Tesla on the output side. It becomes impossible to influence several modes independently.

D4200(外因性電磁界への健康上の制約):
例えば[14]の推奨が含まれる。
D4200 (health constraints on exogenous electromagnetic fields):
For example, the recommendation [14] is included.

S2000(校正):
図21−24のフローチャートを扱う時に詳述する。
S2000 (calibration):
This will be described in detail when the flowchart of FIGS.

D1200(特定脳活動モデル):
経験的に決定したτ、a、b、c、d、ρx,endo、ρy,endoを含むD1000およびD1300(考慮期間内の各ユーザーの各関連脳活動に関して)。
D1200 (specific brain activity model):
D1000 and D1300 including empirically determined τ, a, b, c, d, ρ x, endo , ρ y, endo (for each relevant brain activity of each user within the consideration period).

D1300(脳活動への外因性電磁界の影響の定量化):
この脳活動をモデル化する単純化Wilson−Cowan方程式において制御変数ρx,exoとρy,exoによって表示される、考慮中の期間内の各ユーザーの各関連脳活動への外因性電磁界の経験的に決定した影響。
D1300 (quantification of the influence of exogenous electromagnetic fields on brain activity):
In the simplified Wilson-Cowan equation that models this brain activity, the extrinsic electromagnetic field to each relevant brain activity of each user within the period under consideration, represented by the control variables ρ x, exo and ρ y, exo Impact determined empirically.

S3000(BAIの制御変数と測定/計算による標的修正による脳活動の制御または調節):
各フローチャートを扱う時に詳述する(図25)。
S3000 (control or regulation of brain activity by BAI control variables and target correction by measurement / calculation):
This will be described in detail when each flowchart is handled (FIG. 25).

図21   FIG.

D1100(最小化校正要求):
先と同じ。
D1100 (minimized calibration request):
Same as above.

D1110(校正タイプ):
ローカル。
D1110 (calibration type):
local.

D1120(校正の範囲):
センサーS1、伝達物質T1.
D1120 (calibration range):
Sensor S1, transmitter T1.

E100(校正?):
はい。
E100 (calibration?):
Yes.

S2100(ローカル校正):
図22−23のフローチャートを扱う時に詳述する。この実例では、校正の必要な、1つのセンサー−伝達物質−ペアがあるだけである。
S2100 (local calibration):
This will be described in detail when handling the flowcharts of FIGS. In this example, there is only one sensor-transmitter-pair that needs to be calibrated.

S2300(同一の脳活動の同定):
複数のセンサーと伝達物質は利用不可なので省略。
S2300 (identification of the same brain activity):
Omitted because multiple sensors and transmitters are not available.

E120(トランスローカル校正?):
いいえ。
E120 (Trans-local calibration?):
No.

D1200(特定脳活動モデル):
先と同じ。
D1200 (specific brain activity model):
Same as above.

D1300(脳活動への外因性電磁界の影響の定量化):
先と同じ。
D1300 (quantification of the influence of exogenous electromagnetic fields on brain activity):
Same as above.

S3000:
図25を参照。
S3000:
See FIG.

図22   FIG.

S2110(S1によりEM脳活動測定):
左前頭の電極と照合電極により、電位差が測定され、1秒当たり数値100でデジタル化される。生成された時系列(D2205)が格納される。
S2110 (EM brain activity measurement by S1):
The potential difference is measured by the left frontal electrode and the reference electrode and digitized at a value of 100 per second. The generated time series (D2205) is stored.

D2205(S1の経験的な時系列):
S2110からの電位差の時系列。
D2205 (empirical time series of S1):
Time series of potential difference from S2110.

S2120(S1の時系列からの事実上のBAI力学の計算):
サンプリングレート100/秒で、1と50Hertzの間の周波数が得られた。FFT(高速フーリエ変換)により、所定長さのデータ・ウインドウから(100データポイント)、パワー・スペクトルが計算される。そこからPosはS500の式に基づき計算される(S2130はすでにBAI(100)で開始)。
S2120 (calculation of de facto BAI dynamics from the time series of S1):
A frequency between 1 and 50 Hertz was obtained at a sampling rate of 100 / sec. A power spectrum is calculated from a data window of a predetermined length (100 data points) by FFT (Fast Fourier Transform). From there Pos is calculated based on the formula of S500 (S2130 already starts with BAI (100)).

D2210(S1の事実上のBAI力学):
パワー・スペクトルの事実上の力学は、即ちBAI(100)、BAI(101)、BAI(102)等である。そして、Posの事実上の力学は、即ちPos(100)、Pos(101)、Pos(102)等である。
D2210 (virtual BAI mechanics of S1):
The de facto dynamics of the power spectrum are BAI (100), BAI (101), BAI (102), etc. The actual dynamics of Pos are Pos (100), Pos (101), Pos (102), and the like.

D1000(一般脳モデル):
先と同じ。
D1000 (general brain model):
Same as above.

D1049(影響前提):
D1050,図23で詳述する。
D1049 (impact assumption):
D1050 will be described in detail with reference to FIG.

D1051(データベース):
一般モデルにおける可能性のあるパラメータの組合せの無限の複数性は、先験的に有限に減少する。:第1に非固定化EM出力につながる内因性入力が存在するパラメータ範囲の限界の計算により、第2にこの範囲のn倍大きい上位集合のデジタル化による(パラメータ格子の定義、n自然数)。各パラメータセットはこの格子に含まれる。最も単純な場合では、各内因性入力は一定とみなされる。最も単純化したWilson−Cowan−方程式で活動変数xとyの初期値として、確率変数(間隔[0,1]に均一に分散される)が選択される。
ここでは実例と共に説明する。初めに外因性入力はゼロにセットされ、異なるパラメータ値が有する結果のモードのパワー・スペクトルの結果は一定して内因性入力を有する(x−軸は周波数をHertzで、y−軸は各フーリエ係数の平方係数を示す)。
D1051 (database):
The infinite multiplicity of possible parameter combinations in the general model decreases finitely a priori. First, by computing the limits of the parameter range where there is an intrinsic input leading to the unfixed EM output, and second, by digitizing a superset n times larger than this range (definition of parameter lattice, n natural number). Each parameter set is included in this grid. In the simplest case, each endogenous input is considered constant. In the most simplified Wilson-Cowan-equation, random variables (uniformly distributed in the interval [0,1]) are selected as initial values for the activity variables x and y.
Here, it demonstrates with an example. Initially the extrinsic input is set to zero and the resulting power spectrum results of the different parameter values have a constant intrinsic input (x-axis is Hertz frequency, y-axis is each Fourier Indicates the square factor of the coefficient).

図7は膜時定数tの変動下でBAIモードを示す。
(i) τ=5,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(ii) τ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iii)τ=15,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iv) τ=20,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
一定の入力下でこれらのモードは定常である、したがって時間上で表示されるBAIはBAI力学でもある。初期値と続く振動の間の過渡は、わずか2,3ミリ秒の時間だが常に除外される。
FIG. 7 shows the BAI mode under the variation of the film time constant t.
(I) Generated with τ = 5, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Ii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iii) τ = 15, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iv) τ = 20, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
Under constant input, these modes are stationary, so the BAI displayed over time is also BAI dynamics. Transients between the initial value and the subsequent vibration are always excluded, although only for a few milliseconds.

図8は自己興奮性パラメータaの変動下でモードのBAIを示す:
(i) τ=10,a=14,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(ii) τ=10,a=18,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iii)τ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iv) τ=10,a=26,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
2つの小さな自己興奮性パラメータに関しては、振動の欠如が注目に値する。
FIG. 8 shows the BAI of the mode under the variation of the self-excitability parameter a:
(I) It is generated with τ = 10, a = 14, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Ii) Generated with τ = 10, a = 18, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iv) Generated with τ = 10, a = 26, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
For the two small self-excitability parameters, the lack of vibration is noteworthy.

図9は交差抑制性パラメータbの変動下でモードのBAIを示す:
(i) τ=10,a=22,b=15,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(ii) τ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iii)τ=10,a=22,b=25,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iv) τ=10,a=22,b=30,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
FIG. 9 shows the BAI of the mode under the variation of the cross inhibition parameter b:
(I) τ = 10, a = 22, b = 15, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Ii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iii) τ = 10, a = 22, b = 25, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iv) Generated with τ = 10, a = 22, b = 30, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.

図10は交差興奮性パラメータcの変動下でモードのBAIを示す:
(i) τ=10,a=22,b=20,c=10,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(ii) τ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iii)τ=10,a=22,b=20,c=18,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iv) τ=10,a=22,b=20,c=22,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
集合内の抑制性ニューロンの強い交差興奮性の場合の振動の欠如は明らかに際立っている(ケースiv)。
FIG. 10 shows the BAI of the mode under the variation of the cross excitability parameter c:
(I) Generated with τ = 10, a = 22, b = 20, c = 10, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Ii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 18, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iv) Generated with τ = 10, a = 22, b = 20, c = 22, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
The lack of vibration in the case of strong cross-excitability of inhibitory neurons in the assembly is clearly conspicuous (case iv).

図11は交差抑制性パラメータdの変動下でモードのBAIを示す:
(i) τ=10,a=22,b=20,c=14,d=0,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(ii) τ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iii)τ=10,a=22,b=20,c=14,d=6,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
(iv) τ=10,a=22,b=20,c=14,d=9,ρx=1.5およびρy=0で生成される。
強い自己抑制性の場合の振動の欠如は明らかに際立っている(case iv)。
FIG. 11 shows the BAI of the mode under the variation of the cross inhibition parameter d:
(I) Generated with τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 0, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Ii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iii) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 6, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
(Iv) τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 9, ρ x = 1.5 and ρ y = 0.
The lack of vibration in the case of strong self-suppression is clearly striking (case iv).

S2115(観察不可能性の各セットのために:関連モデル−モードの計算および/またはデータベ−スからモードの検索):
単純化されたWilson−Cowan方程式への観察不可能性の挿入と数的に解くこと。
S2115 (for each set of unobservability: associated model-mode calculation and / or retrieval of mode from database):
Inserting unobservability into the simplified Wilson-Cowan equation and solving it numerically.

S2120(モデル−モードからのBAI力学の計算および/またはデータベ−スからの検索):
S2115の結果へのBAI−計算の適用
S2120 (calculation of BAI mechanics from model-mode and / or retrieval from database):
Application of BAI-calculation to the result of S2115

D1030(BAIモデル−モード):
D1051下で部分的に説明されるS2120の結果。
D1030 (BAI model-mode):
S2120 result partially described under D1051.

D1040(BAI測定−不変および−前提):
事実上のモードにおけるモデル−モードの検出の目的のために、最も容易な場合、測定方法に関して部分的または完全に不変であるような、あるいはそのような不変が前提可能となるようにBAIが選択される。所定の実例では(パワー・スペクトル)この前提とは:モデル−モードのキャリアとセンサーの間でのパワー・スペクトルの減衰は、周波数に依存しない。このことはモデル−モード係数の方程式が、センサーに近づく途中不変であることを意味する。さらにシグナルは区分的に静止すると仮定する(平均して、静止期間はフーリエ・ウィンドウのサイズより長い)。そして(S.[1])、各脳活動に関係する興奮性および抑制性ニューロンから発する電位における差により、EEGシグナルをx−yのように同量で、即ち混合角がα=1,β=−1のように入れる。
D1040 (BAI measurement-unchanged and-premise):
For the purpose of model-mode detection in de facto mode, in the simplest case, the BAI is selected so that it is partially or completely invariant with respect to the measurement method, or such invariance can be assumed Is done. In a given example (power spectrum) this premise is: The attenuation of the power spectrum between the model-mode carrier and the sensor is frequency independent. This means that the model-mode coefficient equation is unchanged on the way to the sensor. Further assume that the signal is piecewise stationary (on average, the period of rest is longer than the size of the Fourier window). And (S. [1]), due to the difference in the potentials emanating from the excitatory and inhibitory neurons related to each brain activity, the EEG signal is the same amount as xy, that is, the mixing angle is α = 1, β = −1.

S2130(S1:関連試験によるモデルベースのBAIモードの事実上のBAI力学からBAIモデル−モードへの分解):
原則として、モデルベースのBAIモードはデフォルトEM変数当たりであり、脳モデルで説明される(例えば、電位差)。所定の実例では(準定常神経振動子)、パワー・スペクトルが代わりに使用される。使用脳モデルに従ったデフォルト設定の先験的変更は、当業者に任される:モデル−モードを確認する、そのBAI−モデル−モード(最も容易な場合、減衰定数で割る)は(基準、例えばL1に関して)最もよくパワー・スペクトルを説明する。パワー・スペクトルから減衰定数で割られたこのモードを除去する。モデル−モードを確認する、そのBAI−モデル−モードは(基準に関して)残留パワー・スペクトルを最もよく説明する。例えば、定義済み閾値は上記から渡されるまでである。
S2130 (S1: Decomposition of model-based BAI mode from BAI mechanics to BAI model-mode by related tests):
In principle, model-based BAI mode is per default EM variable and is described in the brain model (eg, potential difference). In the given example (quasi-stationary neural oscillator), the power spectrum is used instead. A priori modification of default settings according to the brain model used is left to the person skilled in the art: confirm the model-mode, its BAI-model-mode (in the simplest case, divided by the decay constant) (reference, The power spectrum is best described (for example with respect to L1). Remove this mode divided by the attenuation constant from the power spectrum. Identifying the model-mode, its BAI-model-mode best describes the residual power spectrum (relative to the reference). For example, the predefined threshold is until passed from above.

例えば事実上のパワー・スペクトル・モジュールノイズが定常最大値を10Hz(係数10)、20Hz(係数5)、さらに10Hzの倍数でより小さな最大値を有する場合、まず得られた近似で(即ち、頂点下の領域ではなく頂点の最大値に関して)図12で示される両BAIモデル−モードは事実上のパワー・スペクトルを等しくよく説明する。1番目の(E1,1)には約10/2.2の減衰、2番目の(E1,2)には約10/6.8の減衰がある。除去、例えば最初のBAI−モデル−モード掛ける0.22はパワー・スペクトルがゼロになる。.相似的に2番目のBAI−モデル−モードには0.68掛ける。これは所定の実例において、モデル−モードE1,1,E1,2だけが両方ともセンサーS1のために確認されたことを意味する。変更しない内因性入力の場合これらのモード間を区別することは不可能である。したがって、試験シグナルにより区別は実行される。 For example, if the de facto power spectrum module noise has a steady state maximum value of 10 Hz (coefficient 10), 20 Hz (coefficient 5), and a smaller maximum value in multiples of 10 Hz, Both BAI model-modes shown in FIG. 12 explain the virtual power spectrum equally well (with respect to the maximum of the vertices, not the lower region). The first (E 1,1 ) has an attenuation of about 10 / 2.2 and the second (E 1,2 ) has an attenuation of about 10 / 6.8. Removal, eg, the first BAI-model-mode multiplied by 0.22, results in a zero power spectrum. Analogously, the second BAI-model mode is multiplied by 0.68. This means that in the given example, only model-modes E 1,1 and E 1,2 are both confirmed for sensor S 1 . In the case of an endogenous input that does not change, it is impossible to distinguish between these modes. Therefore, the distinction is performed by the test signal.

D2300(各センサーSiの検出範囲内の関連BAIモデル−モードのリスト):
ここに、センサーS1のためのE1,1とE1,2のみから成るリストがある。
D2300 (list of relevant BAI model-modes within detection range of each sensor Si):
Here is a list consisting only of E 1,1 and E 1,2 for sensor S 1 .

D2350(D2300の各エレメントのための可能性のあるモデル−モードのリスト):
このリストには、特にモデル−モードM1,1,1(E1,1用)とM1,2,1(E1,2用)が含まれ、その生成は次に説明する。
D2350 (list of possible model-modes for each element of D2300):
This list includes model-modes M 1,1,1 (for E 1,1 ) and M 1,2,1 (for E 1,2 ), the generation of which will be described next.

D2400(D2350の各モデル−モードの内因性入力に関する可能性のあるパラメータセットのリスト):
このリストには内因性入力に関するパラメータセットの中でも特に、D2350の内因性入力に関するパラメータセットの各モデル−モードを含むものであり、単純化されたWilson−Cowan方程式に基づいてこのモードを生成する。例えば、D2400はM1,1,1に関してパラメータのセットはτ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,内因性入力は、ρx=1.5、ρy=0、またM1,2,1に関してパラメータのセットはτ=10,a=26,b=20,c=18,d=3、内因性入力はρx=1.36、ρy=−0.14を含む。
D2400 (list of possible parameter sets for endogenous input for each model-mode of D2350):
This list includes, among other parameter sets for endogenous inputs, each model-mode of the parameter set for intrinsic inputs of D2350, which is generated based on the simplified Wilson-Cowan equation. For example, for D 2400, the set of parameters for M 1,1,1 is τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, intrinsic inputs are ρ x = 1.5, ρ y = 0, and for M 1,2,1 , the parameter set is τ = 10, a = 26, b = 20, c = 18, d = 3, the intrinsic input is ρ x = 1.36, ρ y = −0 Including .14.

図23   FIG.

D2300,D2350,D2400,D1000,D1051,D4100,D4200:
先と同じ。
D2300, D2350, D2400, D1000, D1051, D4100, D4200:
Same as above.

D1050(不変影響と仮定影響):
一般的脳モデルの方程式における制御変数は、伝達されたシグナルへの先験的な未知の移動作用素の適用(使用される各モデル−モードそして各伝達物質T1への)により作成される。所定の実例において:

Figure 2005528937
移動作用素の形状については、試験可能な前提が作られる。例えば音響刺激の特別な場合は、
Figure 2005528937
([18]を参照)。また同じ前提が作られる。さらにこの前提は、概して有効性の範囲内で、振幅だけが異なる2つの伝達物質シグナルは(例えば、振幅関係1:r,r実数>0)、その振幅も1:rの関係を有する外因性入力にトランスレーションする。さらに、ρx,endo,ρx,endoはローカル校正中静止している。 D1050 (invariant and assumed effects):
Control variables in the general brain model equations are created by applying a priori unknown transfer operators to the transmitted signal (to each model-mode used and to each transmitter T1). In a given example:
Figure 2005528937
A testable assumption is made about the shape of the mobile operator. For example, in the special case of acoustic stimulation,
Figure 2005528937
(See [18]). The same assumption is made. Furthermore, this premise is that, within the scope of effectiveness, two transmitter signals that differ only in amplitude (eg, amplitude relationship 1: r, r real> 0), the amplitude is also extrinsic with a relationship of 1: r. Translate to input. Further, ρ x, endo and ρ x, endo are stationary during local calibration.

S2160,D2500:
原則として、試験シグナルとしてすべてのシグナルが適切であり、装置の制約(D4100)および健康上の制約(D4200)に基づいている。
試験シグナルの目的は、第1に観察された事実上のBAI力学からのマッピングが明白になるまでD4200からのパラメータと内因性入力を生成する候補を排除することである。第2に試験シグナルから外因性入力へのトランスレーションを決定することである。
すべての可能性のある試験シグナルのセットから、これらの要求を満たす試験シグナルは、数的に決定可能である(例えば、関数に加えて強引な計算の順序ベースの選択により)。
試験シグナルから、測定脳活動との、そして使用脳活動モデルとの、さらに修正(S3000)のために用いられ得るシグナル(首尾一貫した方法で)との関係を求めることは適切な単純化である。線形振動子にとって、振動数と整合そして不整合な周波数が区別される。所定の実例では、基本周波数(パワー・スペクトルで最小の周波数であり、雑音によっては生成されない)が相似して用いられる。:図12によると、2つの類似のBAIモデル−モードの基本周波数は10Hzである。したがって不整合試験シグナルは、周波数3Hz、7Hz、9Hz、11Hz他の正弦波状シグナルであり得る。整合試験シグナルは、周波数2Hz、4Hz、5Hz、6Hz、8Hz、10Hz他の正弦波状シグナルであり得る(1モード、1キャリアで位相偏差は所定の実例に関しては関連性がない)。さらにエレメンタリー・ループは原則的に、試験シグナルとして用いられる、即ち、測定されたシグナル、例えば形状の時間遅延フィードバックである。
exo(t)=x(t−10)−y(t−10)
シグナルのパターンに関して示された可能性に加えて、小さな振幅から始まって異なる振幅乗数が利用可能である。実例:試験シグナルl=(0.05テスラ,sin(2*Pi**3/1000),(1,2,3,4)),tミリ秒での時間。
S2160, D2500:
In principle, all signals are suitable as test signals and are based on device constraints (D4100) and health constraints (D4200).
The purpose of the test signal is to eliminate candidates that generate parameters and endogenous inputs from D4200 until the mapping from the first observed de facto BAI mechanics is clear. Second, to determine the translation from the test signal to the exogenous input.
From the set of all possible test signals, the test signals that meet these requirements can be determined numerically (eg, by order-based selection of aggressive calculations in addition to functions).
It is a reasonable simplification to determine from the test signal the relationship with the measured brain activity and with the used brain activity model and the signal (in a consistent manner) that can be used for correction (S3000). . For linear oscillators, frequency and matched and mismatched frequencies are distinguished. In certain instances, the fundamental frequency (which is the lowest frequency in the power spectrum and is not generated by noise) is used analogously. : According to FIG. 12, the fundamental frequency of two similar BAI model-modes is 10 Hz. Thus, the mismatch test signal can be a frequency of 3 Hz, 7 Hz, 9 Hz, 11 Hz or other sinusoidal signals. The matching test signal can be a frequency 2 Hz, 4 Hz, 5 Hz, 6 Hz, 8 Hz, 10 Hz or other sinusoidal signal (1 mode, 1 carrier, phase deviation is not relevant for a given example). Furthermore, the elementary loop is in principle used as a test signal, ie a measured signal, for example a time delay feedback of the shape.
exo (t) = x (t-10) -y (t-10)
In addition to the possibilities shown for signal patterns, different amplitude multipliers are available starting from small amplitudes. Example: Test signal l = (0.05 Tesla, sin (2 * Pi * t * 3/1000), (1, 2, 3, 4)), time in t milliseconds.

S2170(試験シグナルの送信):
時間的加重の効果を避けるため、幾つかの膜時定数の順番の2送信の間の停止を入れて、D2500で決定されたシグナルの順番に実行された。
S2170 (send test signal):
To avoid the effect of time weighting, the sequence of signals determined in D2500 was performed with a pause between two transmissions in the order of several membrane time constants.

S2110,D2510:
先と同じ。試験シグナルの測定と送信が同時に実行され、そして例えば、センサーのシールド欠落と不完全さが人為につながる場合、計算によりシグナルから除去される。通常は伝達物質がセンサー内で作る人為の強さの計算では、両者間の距離と両者間の物質の構成関係を考慮に入れる。校正開始前に、自然活動と十分に区別可能である、超低振幅シグナルの送信によりこれらの人為の測定は直接的に可能である(神経活動に影響する可能性がほとんどないと想定可能な低振幅)。人為は伝達物質シグナル(例えば、測定中の筋肉活動により)無しに可能であり、従来の手段によって除去される。
S2110, D2510:
Same as above. The measurement and transmission of the test signal are performed simultaneously, and are eliminated from the signal by calculation if, for example, the missing and imperfection of the sensor is artificially generated. Normally, the calculation of the artificial strength created by the transmitter in the sensor takes into account the distance between the two and the composition of the substance between them. Before starting calibration, these artificial measurements can be made directly by transmitting ultra-low-amplitude signals that are sufficiently distinguishable from natural activities (low levels that can be assumed to have little potential to affect neural activity). amplitude). Artifacts are possible without transmitter signals (eg, due to muscle activity being measured) and are removed by conventional means.

S2120:
先と同じ。
S2120:
Same as above.

S2135(試験シグナルと関連BAIモデル−モードに関する分解):
S2130と対照的に、ここで任意のBAIモデル−モードに関する分解は生じないが、試験シグナルのBAIモデル−モードに関連して分解は生じる。
ここではD2400のパラメータセットと内因性入力が可能であり、今や外因性入力により他の解決法(試験シグナルのモデル−モード)、またしたがって他の試験シグナルのBAIモデル−モードにつながり得る。
各モードのキャリアの位置は外因性入力下では変化しないという前提下で、S2130の減衰は維持される。
考慮されるBAIモデル−モードは、例えばモードIの周波数7Hzの正弦波状外因性サイン入力下(図12(i)を参照)では、乗数2、4、6、8で図13で形状が示される。:
(i) ρexo=2*sin(2pt*7/1000)
(ii) ρexo=4*sin(2pt*7/1000)
(iii)ρexo=6*sin(2pt*7/1000)
(iv) ρexo=8*sin(2pt*7/1000)
ここですでに、シグナルの影響の数量化、結果に関する幾つかの観察がある。:7Hzと14Hz成分を逆にしたパワー・スペクトルは、乗数が2から4に倍加したときに正規化する。乗数が2から4に増加する時7Hz成分の平方係数は、次の概算の比率を示す。:1/4、4から6:3/2、6から8:4/3。
S2135 (test signal and associated BAI model-mode decomposition):
In contrast to S2130, here no decomposition occurs for any BAI model-mode, but decomposition occurs in relation to the BAI model-mode of the test signal.
Here a D2400 parameter set and intrinsic input is possible, and extrinsic input can now lead to other solutions (test signal model-mode) and therefore also to other test signal BAI model-modes.
The attenuation of S2130 is maintained on the assumption that the position of the carrier in each mode does not change under extrinsic input.
The BAI model-mode to be considered is shaped in FIG. 13 with multipliers 2, 4, 6 and 8, for example under mode I frequency 7 Hz sinusoidal extrinsic sign input (see FIG. 12 (i)) . :
(I) ρ exo = 2 * sin (2pt * 7/1000)
(Ii) ρ exo = 4 * sin (2pt * 7/1000)
(Iii) ρ exo = 6 * sin (2pt * 7/1000)
(Iv) ρ exo = 8 * sin (2pt * 7/1000)
There are already some observations on the quantification of signal effects, the results. : The power spectrum in which the 7 Hz and 14 Hz components are reversed is normalized when the multiplier is doubled from 2 to 4. When the multiplier is increased from 2 to 4, the square coefficient of the 7 Hz component indicates the following approximate ratio: : 1/4, 4 to 6: 3/2, 6 to 8: 4/3.

同じ外因性入力により、他のBAIモデル−モードにおいて(モードII,図12(ii)を参照)、図14で乗数2、4、6、8で示すパワー・スペクトルが生成される。:
(i) ρexo=2*sin(2pt*7/1000)
(ii) ρexo=4*sin(2pt*7/1000)
(iii)ρexo=6*sin(2pt*7/1000)
(iv) ρexo=8*sin(2pt*7/1000)
小さな乗数においてさえも、図13(i)と図14(i)の比較が明らかになるように試験シグナルはモードIとモードIIを区別する。
With the same extrinsic input, in other BAI model-modes (mode II, see FIG. 12 (ii)), the power spectrum shown by the multipliers 2, 4, 6, and 8 in FIG. 14 is generated. :
(I) ρ exo = 2 * sin (2pt * 7/1000)
(Ii) ρ exo = 4 * sin (2pt * 7/1000)
(Iii) ρ exo = 6 * sin (2pt * 7/1000)
(Iv) ρ exo = 8 * sin (2pt * 7/1000)
Even at small multipliers, the test signal distinguishes between mode I and mode II so that the comparison of FIG. 13 (i) and FIG. 14 (i) becomes clear.

信号強度I1の乗算により、影響の校正が可能となる:例えばモードIIの場合、信号強度I1からI2への倍加により、第2番目の頂点によって割られた第1番目の頂点の比率は6から2.5へと減少する。この結果をBAIモデル−モードデータベースと照合することにより、I1は2の乗数に(図14(i))、そしてI2は4の乗数(図14(ii))に対応することを示す。 The effect can be calibrated by multiplying the signal strength I 1 : for example, in mode II, the ratio of the first vertex divided by the second vertex by doubling from signal strength I 1 to I 2 Decreases from 6 to 2.5. By comparing this result with the BAI model-mode database, it is shown that I 1 corresponds to a multiplier of 2 (FIG. 14 (i)) and I 2 corresponds to a multiplier of 4 (FIG. 14 (ii)).

無視された以前の実例は(表示の単純化の理由で)、−実際には頻繁な複雑さ−により、測定と送信は同時に実行できないかもしれない。振動周期と比較して短い測定中断の場合、中断された測定シグナルは通常、従来のシグナル理論的方法を利用して再構成可能である。次に所定の無中断測定シグナルを考察する。外因性入力のエレメンタリー・ループの場合に伝達中断が示される。   Previous examples that were ignored (for reasons of simplicity of display)-due to frequent complexity in practice-may not be able to perform measurements and transmissions simultaneously. In the case of a short measurement interruption compared to the oscillation period, the interrupted measurement signal can usually be reconstructed using conventional signal theory methods. Next, a predetermined uninterrupted measurement signal is considered. Transmission interruption is indicated in the case of an extrinsic input elementary loop.

エレメンタリー・ループの実例として、測定されたシグナルx(t)−y(t)が時間遅延tで、即ちt=10ミリ秒で方程式があり、システムにフィードバックする。:

Figure 2005528937
および
Figure 2005528937
、そして
ρx,exo=ρy,exo=μ*(x(t−10)−y(t−10))、移動作用素がシグナルをひずませないおよび/またはさらに遅延させないと仮定するなら、mは伝達物質シグナルの連続的な振幅倍加によって決定される乗数である。他のすべての記号についてすでに説明した。 As an example of an elementary loop, the measured signal x (t) -y (t) has an equation with a time delay t, ie t = 10 milliseconds, and feeds back to the system. :
Figure 2005528937
and
Figure 2005528937
And ρ x, exo = ρ y, exo = μ * (x (t−10) −y (t−10)), assuming that the mobile operator does not distort and / or further delay the signal: m is a multiplier determined by continuous amplitude doubling of the transmitter signal. All other symbols have already been explained.

センサーグリッドと伝達物質が同時に作動していない場合、(例えば、伝達中にブロックされるセンサーに関連する)、切替時間は遅延時間として選ばれる。以前の実例では、10ミリ秒ごとに測定と伝達と切り替える。上記の方程式では、
ρx,exo=ρy,exo=μ*(xi(t))
そして、ジェネリック・コードでxi(t):=if(t mod 20>10,x(t−10)−y(t−10),0)。
If the sensor grid and the transmitter are not operating at the same time (eg, associated with a sensor being blocked during transmission), the switch time is selected as the delay time. In the previous example, switching between measurement and transmission every 10 milliseconds. In the above equation,
ρ x, exo = ρ y, exo = μ * (xi (t))
Then, xi (t): = if (t mod 20> 10, x (t−10) −y (t−10), 0) in the generic code.

図15はモードIを示し、この外因性入力ではμ=4(i)およびμ=8(ii)である。
図16はモードIIを示し、この外因性入力ではμ=4(i)およびμ=8(ii)である。
図17はモードIを示し、この外因性入力ではμ=12(iii)およびμ=16(iv)である。
図18はモードIIを示し、この外因性入力ではμ=12(iii)およびμ=16(iv)である。
FIG. 15 shows mode I, with μ = 4 (i) and μ = 8 (ii) for this extrinsic input.
FIG. 16 shows mode II, with μ = 4 (i) and μ = 8 (ii) for this extrinsic input.
FIG. 17 shows mode I, with μ = 12 (iii) and μ = 16 (iv) for this exogenous input.
FIG. 18 shows mode II, with μ = 12 (iii) and μ = 16 (iv) for this exogenous input.

ここで試験シグナルもモードIとモードIIの間を区別する、例えば周波数偏移(図15(ii)対図16(ii))および/または連続頂点の最大値の比率による(図17(iii)対図18(iii))。異なる内因性入力のための、モードの連続頂点の最大値の商により、外因性入力の影響の校正のために正弦波状入力の場合ここに類似して示すことが可能となる。   Here, the test signal also distinguishes between mode I and mode II, for example by frequency shift (FIG. 15 (ii) vs. FIG. 16 (ii)) and / or the ratio of the maximum value of continuous vertices (FIG. 17 (iii)). FIG. 18 (iii)). The quotient of the maximum value of the continuous vertices of the mode for different intrinsic inputs makes it possible to show analogously here for a sinusoidal input for the calibration of the influence of the extrinsic input.

この単純な実例では、位相の考慮はない。微調整校正のために、位相偏差した試験シグナルの別の配列が使用される。   In this simple example, there is no phase consideration. Another arrangement of test signals that are phase-shifted is used for fine-tuning calibration.

実例1のさらなる表示のために、時間遅延フィードバック、試験シグナルにより、観察される脳活動がモードIにより生成していると決定した、と前提しており(観察不可能性τ=10,a=22,b=20,c=14,d=3,ρx,endo=1.5およびρy,endo=0)、伝達物質T1の時間遅延フィードバック・シグナルは40*で入る[磁界の強さ、テスラ]*xi(t)。さらに、キャリアからセンサーS1へのモードは10/2.2だけ減衰する、と前提する。 For further display of Example 1, it is assumed that time delay feedback, test signals, determined that the observed brain activity is generated by Mode I (unobservability τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x, endo = 1.5 and ρ y, endo = 0), the time delay feedback signal of the transmitter T1 enters at 40 * [Magnetic field strength Tesla] * xi (t). Further assume that the mode from carrier to sensor S 1 is attenuated by 10 / 2.2.

注意1:一般に、適切なモードが選択格子のパラメータと入力によって生成されるとは常には前提可能ではない。即ち、ローカルな改良および/または補間が必要となる。   Note 1: In general, it is not always possible to assume that the appropriate mode is generated by the parameters and inputs of the selected grid. That is, local refinement and / or interpolation is required.

注意2:結果はシグナル配列内で非一貫であることが示唆しているように、伝達中準定常内因性入力の1つ以上の跳躍が生じた。この場合、時間依存入力のモードが校正のために考慮する必要がある。   Note 2: One or more jumps in the quasi-stationary endogenous input occurred during transmission, suggesting that the results are inconsistent within the signal sequence. In this case, the mode of time-dependent input needs to be considered for calibration.

E210(幾つかの最も近似のパラメータのセット):
この実例では関連しない。固有性は定義されたモジュロ同一性である。全入力下で各Aモードが各Bモード(定義済みの許容誤差に関して)から区別ができない場合、パラメータの2セット、AとBは同一と呼ばれる。
E210 (set of some closest parameters):
Not relevant in this example. Uniqueness is a defined modulo identity. If each A mode is indistinguishable from each B mode (with respect to a defined tolerance) under all inputs, the two sets of parameters, A and B, are called identical.

図24
この実例ではローカル校正だけが必要であるので、省略。
FIG.
In this example, only local calibration is required, so it is omitted.

図25   FIG.

D2100,D1200,D1300,D1050,D1051:
先と同じ。
D2100, D1200, D1300, D1050, D1051:
Same as above.

D1010(事実上のBAI−力学):
脳活動の継続的な測定によるデータを用いて、Posは継続的に計算される(継続的=適切な時限内)。

Figure 2005528937
S500に基づく。 D1010 (virtual BAI-dynamics):
Using data from continuous measurements of brain activity, Pos is continuously calculated (continuous = within an appropriate time period).
Figure 2005528937
Based on S500.

S2210,D2120:
先と同じ。
S2210, D2120:
Same as above.

S4100,D4200:
先と同じ。
S4100, D4200:
Same as above.

D4300:
ただ1つの伝達物質では実現不可能。実例3.で説明する。
D4300:
Not possible with just one transmitter. This will be explained in Example 3.

S3100(1つ以上の伝達物質シグナルの計算):
通常は無限の複数の可能性のある伝達物質シグナルは、試験シグナルの計算に類似して減少した。最も容易な場合、伝達物質シグナルは使用されるが、すでに試験シグナルとして使用されている。伝達物質シグナルは実現可能性のために試験され(D4200、D4100、D4300)、そして定義済み効用関数に関して適合する(例えば、できるだけ低い周波数、できるだけ低い磁界、電界の強さ等)。最良の可能性のある伝達物質シグナルは自動的に選択される。実例:上記で言及した、0.4テスラのT1で伝達したフィードバックシグナルにより行動標的が達成されるが、Posは倍加以上になるからである(図12(i)と図17(iv)と比較)。
S3100 (calculation of one or more transmitter signals):
The normally infinite number of possible transmitter signals decreased similar to the calculation of the test signal. In the simplest case, a transmitter signal is used, but it is already used as a test signal. The transmitter signal is tested for feasibility (D4200, D4100, D4300) and fits for a defined utility function (eg, as low frequency as possible, as low as possible, magnetic field strength, etc.). The best possible transmitter signal is automatically selected. Example: The action target is achieved by the feedback signal transmitted at T1 of 0.4 Tesla mentioned above, but Pos is more than doubled (compare Figure 12 (i) and Figure 17 (iv)) ).

S3400(伝達):
S3100に基づいて選択されたシグナル(s)の伝達(ここでは伝達物質T1による)。
S3400 (transmission):
S3100 transduction of signals that are selected (s) based on (by transmitter T 1 in this case).

D4040(BAI−力学の予測):
外因性入力のモデル−モードは、時間上で関連脳活動を決定し、時系列を生成する。この時系列の将来の部分から、以前のように理論的BAI力学が計算され、予測されたBAI力学として役に立つ。所定の実例では、ただ1つのモデルーモードが関連する。したがってBAI力学の予測は、図13(i)に示すBAIを減衰定数10/2.2で割ることにより計算される。
D4040 (BAI-dynamic prediction):
The exogenous input model-mode determines relevant brain activity over time and generates a time series. From the future part of this time series, the theoretical BAI mechanics are calculated as before and serve as the predicted BAI mechanics. In a given example, only one model mode is relevant. Therefore, the prediction of BAI dynamics is calculated by dividing the BAI shown in FIG. 13 (i) by the damping constant 10 / 2.2.

S3500(比較):
一方、S2120の事実上のBAI力学はD4040の予測BAI力学から引かれる。1Hzから50Hzの間の各周波数でこの差の絶対数が計算され、最大値が比較の結果である。他方、行動標的(標的BAI力学)が達成されたかどうかは、事実上のBAI力学と標的BAI力学の比較により相似して計算される。
S3500 (comparison):
On the other hand, the actual BAI mechanics of S2120 is subtracted from the predicted BAI mechanics of D4040. The absolute number of this difference is calculated at each frequency between 1 Hz and 50 Hz, with the maximum value being the result of the comparison. On the other hand, whether a behavioral target (target BAI mechanics) has been achieved is calculated analogously by comparing the actual BAI mechanics with the target BAI mechanics.

E300(受け入れ可能な差?):
前提と校正の結果が正しければ、予測BAI力学と事実上のBAI力学はわずかに異なるだけ(事前に決めた閾値未満)であることが期待され、この場合伝達継続可能である(S3400)。かなり差がある場合、区分的連続固定内因性入力の跳躍がその差を説明するかどうか試験するために、脳モデルの方程式を他の内因性入力によって数的に解く必要がある(S3600)。
行動標的が計算された時限内に達成されない場合、S3800への移行がなされるか、「行動標的達成」のメッセージが知らされる。
E300 (acceptable difference?):
If the assumption and the calibration result are correct, it is expected that the predicted BAI dynamics and the actual BAI dynamics are slightly different (below a predetermined threshold), and in this case, transmission can be continued (S3400). If there is a significant difference, the brain model equations need to be solved numerically with other endogenous inputs to test whether the jump of piecewise continuous fixed intrinsic inputs explains the difference (S3600).
If the behavioral target is not achieved within the calculated time limit, the transition to S3800 is made or a “behavioral target achieved” message is signaled.

S2000(校正):
前に説明した通り。
S2000 (calibration):
As explained before.

この実例に関する結びの注意書き:脳活動標的は、校正と続く制御された修正により信頼性の高い方法で達成される。したがって減少したデーヴィッドソンモデルの適用の場合、行動標的も達成される。   Concluding remarks on this example: Brain activity targets are achieved in a reliable manner with calibration and subsequent controlled modifications. Therefore, in the case of the reduced Davidson model application, behavioral targets are also achieved.

実例2(ステップの説明は抜粋のみ):   Example 2 (explanation of steps is only an excerpt):

図20   FIG.

D2000(行動標的):
適用時間中の積極的な感情の増幅と消極的な感情の縮小
D2000 (behavioral target):
Amplification of positive emotions during application time and reduction of passive emotions

D3000(行動モデル):
デーヴィッドソンモデル(例えば[11]を参照):積極的な感情は、左前頭皮質におけるα活動に対するβのより高い商に対応する(β=13−30Hz,α=8−12Hz)、消極的な感情は右前頭皮質におけるα活動に対するβのより高い商に対応する。
D3000 (behavior model):
Davidson model (see eg [11]): Positive emotions correspond to a higher quotient of β for α activity in the left frontal cortex (β = 13-30 Hz, α = 8-12 Hz), passive Emotion corresponds to a higher quotient of β for α activity in the right frontal cortex.

S500(BAIの特定、標的BAI力学の特定):
実例1に相似。導出BAIは1つの左前頭センサーS1に関して

Figure 2005528937
、右前頭センサーS2に関して
Figure 2005528937
である。(fijセンサーjのi−Hertzモードの係数)。Posは増加し、例えばPos(t,影響あり)>2*Pos(t,影響なし)。Negは減少し、例えばNeg(t,影響あり)>0.5*Neg(t,影響なし)。これらの要求は標的BAI力学を決定する。実例1であるような計算。 S500 (identification of BAI, identification of target BAI dynamics):
Similar to Example 1. Derived BAI is for one left frontal sensor S 1
Figure 2005528937
Regarding the right frontal sensor S 2
Figure 2005528937
It is. (The coefficient of the i-Hertz mode of the fij sensor j). Pos increases, for example Pos (t, affected)> 2 * Pos (t, unaffected). Neg decreases, for example Neg (t, affected)> 0.5 * Neg (t, unaffected). These requirements determine the target BAI dynamics. Calculation as in Example 1.

D4000(最小化装置要求):
表面−EEGでは、左前頭に1電極S1と、左耳に1つの照合電極、右前頭に1電極S2、右耳に1つの照合電極([16]を参照)、2つ頭蓋外コイル(伝達物質T1とT2)があり、例えばT1は直接S1に隣接する、頭部表面の仮想線上にS1と中央電極Czが接続([16]を参照)。T2は相似してS2とCzの間にあり、S1からT1への距離はS2からT2への距離に等しい。他すべては実例1である通り。
D4000 (minimization device requirement):
In the surface -EEG, a first electrode S 1 to the left frontal, (see [16]) one reference electrode in the left ear, first electrode S 2 to the right frontal, one reference electrode in the right ear, two extracranial coils There are (transmitter T 1 and T2), for example, T 1 is directly adjacent to S 1, the connection is S 1 and the central electrode Cz virtual line of the head surface (see [16]). T 2 is analogously between S 2 and Cz, and the distance from S 1 to T 1 is equal to the distance from S 2 to T 2 . Everything else is as in Example 1.

D2100(標的BAI−力学):
Pos(t,影響あり)>2*Pos(t,影響なし)そしてNeg(t,影響あり)<0.5*Neg(t,影響なし)。
D2100 (Target BAI-dynamics):
Pos (t, affected)> 2 * Pos (t, not affected) and Neg (t, affected) <0.5 * Neg (t, not affected).

D2200(BAI計算ルール):
実例1のように、加えて2番目の右前部センサーに関して

Figure 2005528937
である。 D2200 (BAI calculation rule):
As in Example 1, in addition to the second right front sensor
Figure 2005528937
It is.

D1000(一般脳活動モデル):
実例1のように単純化されたWilson−Cowan−モデル。
D1000 (general brain activity model):
Simplified Wilson-Cowan model as in Example 1.

S800(校正の最小化要求の仕様):
τ、a、b、c、d、ρx、ρy、は4つのセンサー−伝達物質−ペア.S1−T1、S1−T2、S2−T1、S2−T2の移動作用素である。ローカル校正だけが必要である。両前頭脳領域は独立していると仮定するからである(単純化)。各々の内因性入力は一定と仮定する。
S800 (specification of calibration minimization requirement):
τ, a, b, c, d, ρ x, ρ y, the four sensors - pairs .S 1 -T 1, S 1 -T 2, S 2 -T 1, S 2 -T 2 - mediators It is a transfer operator. Only local calibration is required. This is because it is assumed that both frontal brain regions are independent (simplification). Each endogenous input is assumed to be constant.

D1100(最小化校正要求):
4つのセンサー−伝達物質−ペア.S1−T1、S1−T2、S2−T1、S2−T2のτ、a、b、c、d、ρx、ρy、移動作用素をローカルで校正する。
D1100 (minimized calibration request):
Four sensor-transmitter pairs: S 1 -T 1 , S 1 -T 2 , S 2 -T 1 , S 2 -T 2 τ, a, b, c, d, ρ x , ρ y , migration Calibrate the operator locally.

E100(校正が必要か?):
ローカル校正は必要である。
E100 (Do you need calibration?):
Local calibration is necessary.

D4100(装置制約):
実例1に相似で、出力側では、例えば最大磁界0.5テスラの2つのコイルがある。
D4100 (device restriction):
Similar to Example 1, on the output side, for example, there are two coils with a maximum magnetic field of 0.5 Tesla.

D4200(外因性電磁界への健康上の制約):
実例1の通り。
D4200 (health constraints on exogenous electromagnetic fields):
As in Example 1.

S2000(校正):
後に説明。
S2000 (calibration):
Explain later.

D1200(特定脳活動モデル):
実例1の通り。
D1200 (specific brain activity model):
As in Example 1.

D1300(脳活動への外因性電磁界の影響の定量化):
実例1の通り。
D1300 (quantification of the influence of exogenous electromagnetic fields on brain activity):
As in Example 1.

S3000(BAIの制御変数と測定/計算による標的修正による脳活動の制御または調節):
図25の各フローチャートを扱う時に詳述する。
S3000 (control or regulation of brain activity by BAI control variables and target correction by measurement / calculation):
This will be described in detail when handling each flowchart of FIG.

図21   FIG.

D1100(最小化校正要求):
先と同じ。
D1100 (minimized calibration request):
Same as above.

D1110(校正タイプ):
ローカル。
D1110 (calibration type):
local.

D1120(校正範囲):
センサーS1、S2、伝達物質T1、T2。
D1120 (calibration range):
Sensors S1, S2, transmitter substances T1, T2.

E100(校正?):
はい。
E100 (calibration?):
Yes.

S2100(ローカル校正):
実例1に相似で、4つのセンサー−伝達物質−ペア.S1−T1、S1−T2、S2−T1、S2−T2。ローカル校正を4回実施する時かなりの単純化であるので、ペアS1−T1をローカルに校正する時S1によって検出可能なモードのパラメータと内因性入力がすでに検出可能である。したがって、S1−T2校正時に与えられたとみなすことが可能である(他のプロセスの中でも特に分解時)。S2の検出範囲内のモードに相似である。センサーと共に、このセンサーに対して最小空間距離を有する伝達物質のローカル校正の開始が、推奨されている。
ローカル校正の結果の可能性については、例えば
センサーS1については:
40*[T1の位置における磁界の強さ テスラ]*xi1(t),で校正されたT1の影響を有する、そしてT2の影響=0.である実例1のモードI(xi1(t)は再構成フォームにおいてS1により測定されたシグナルの時間遅延フィードバックである)。
センサーS2については:
40*[T2の位置における磁界の強さ テスラ]*xi2(t),で校正されたT2の影響を有する、そしてT2の影響=0.である実例1のモードII(xi2(t)は再構成フォームにおいてS2により測定されたシグナルの時間遅延フィードバックである)。
S2100 (local calibration):
In analogous to example 1, four sensors - mediators - pair .S 1 -T 1, S 1 -T 2, S 2 -T 1, S 2 -T 2. Since it is a considerable simplification when performing local calibration four times, the mode parameters and intrinsic inputs that are detectable by S 1 are already detectable when calibrating pair S 1 -T 1 locally. Therefore, it can be regarded as given in S 1 -T 2 at calibration (especially during decomposition among other processes). It is similar to the mode in the detection range of S 2. In conjunction with the sensor, it is recommended to start a local calibration of the transmitter with the smallest spatial distance for this sensor.
The possibility of the result of the local calibration, the sensor S 1 is for example:
40 * [Magnetic field strength at T 1 position Tesla] * Example 1 mode I (xi 1 ) with T 1 effect calibrated with xi 1 (t), and T 2 effect = 0. (T) is the time delay feedback of the signal measured by S 1 in the reconstructed form).
For the sensor S 2:
40 * [Magnetic field strength at T 2 position Tesla] * Mode 2 of Example 1 (xi 2 ) with T 2 effects calibrated with xi 2 (t), and T 2 effects = 0. (t) is the time delay feedback signal measured by S 2 in the reconstructed form).

S2300(同一の脳活動の同定):
上記のモ−ドは同一ではない。
S2300 (identification of the same brain activity):
The above modes are not identical.

E120(トランスローカル校正?):
いいえ。
E120 (Trans-local calibration?):
No.

D1200(特定脳活動モデル):
先と同じ。
D1200 (specific brain activity model):
Same as above.

D1300(脳活動への外因性電磁界の影響の数量化):
先と同じ。
D1300 (quantification of the influence of exogenous electromagnetic fields on brain activity):
Same as above.

図22−23:   Figures 22-23:

先と同じく、それぞれS2100で開示されたと同様。   As before, the same as that disclosed in S2100.

図24   FIG.

この実例ではローカル校正だけが必要であるので、省略。   In this example, only local calibration is required, so it is omitted.

図25   FIG.

実例1に相似で、S3100を除いて、次に説明する。:例えば、0.4テスラのT1,xi1(t)と0.4テスラのT2,xi2(t),の結合シグナルはモードIにおいて元の値の200%以上のPos増加(実例1参照)、モードIIにおいて元の値の50%未満のNeg減少を誘発する(図12(ii)を図18(iv)と比較)。脳活動標的は結果として達成される。同様にデーヴィッドソンモデルの有効性の場合行動標的が達成される。 It is similar to Example 1 and will be described next with the exception of S3100. : For example, the combined signal of 0.4 Tesla T 1 , xi 1 (t) and 0.4 Tesla T 2 , xi 2 (t) increases Pos by 200% or more of the original value in mode I (example) 1), induce a Neg decrease of less than 50% of the original value in mode II (compare FIG. 12 (ii) with FIG. 18 (iv)). Brain activity targets are achieved as a result. Similarly, behavioral targets are achieved in the case of the effectiveness of the Davidson model.

実例3:   Example 3:

実例3ついては、以前の実例のように全体は説明しない(例えば、すべてのモード、すべてのセンサー−伝達物質−ペアのローカル校正等)が、主に以前の実例との重要な相違について強調する。   Example 3 is not described in its entirety as in the previous example (eg, all modes, all sensor-transmitter-pair local calibrations, etc.), but mainly highlights significant differences from the previous example.

図20   FIG.

D2000(行動標的):
適用期間中の精神活動への注意の集中延長。
D2000 (behavioral target):
Increased concentration of attention to mental activity during the application period.

D3000(行動モデル):
例えば[20]と[21]に基づき),Fmθ(frontal midline theta)、即ちFz−電極付近で6−7Hzの作用([16]参照)、は精神活動への注意の集中に合致する。この事実は次にIshihara−Yoshii−モデルと呼ばれる。
Fz−センサーの検出範囲内の頭蓋付近のニューロンは直接他の領域と連結するが、特に皮質下の駆動が検出される。パワー・スペクトルは以前計算された。PosとNegの代わりに各センサーについて、

Figure 2005528937
がある(最大=50)。 D3000 (behavior model):
For example, based on [20] and [21], Fmθ (frontal midline theta), ie the action of 6-7 Hz in the vicinity of the Fz-electrode (see [16]), matches the concentration of attention to mental activity. This fact is then called the Ishihara-Yoshii-model.
Neurons near the skull within the detection range of the Fz-sensor are directly connected to other regions, but in particular, subcortical drive is detected. The power spectrum was calculated previously. For each sensor instead of Pos and Neg,
Figure 2005528937
There is (maximum = 50).

D4000(最小化装置要求):
波及する可能性のある現象を決定するため、少なくとも1つの隣接電極によりFz電極を増やすことは意味がある。Fz電極(例えばCz電極)の検出範囲には、即ち、2つの測定電極と2つの照合電極を有する表面EEGの検出範囲と直接生理学的結合がある([21]で示すように)。2つのコイル(伝達物質)は各電極のすぐ近くに位置する。:T1はFzの前部であり、T2はCzの後部である。他すべては実例1と同様。
D4000 (minimization device requirement):
It is meaningful to increase the Fz electrode by at least one adjacent electrode in order to determine the phenomena that may spread. The detection range of the Fz electrode (eg, Cz electrode) is directly physiologically coupled to the detection range of the surface EEG with two measurement electrodes and two reference electrodes (as indicated by [21]). Two coils (transmitters) are located in the immediate vicinity of each electrode. : T 1 is the front part of Fz, and T 2 is the rear part of Cz. Everything else is the same as Example 1.

D2100(標的BAI−力学):
例えばAtt1(影響あり)=Att1(影響なし、全駆動)、Att2(影響あり)<=Att2(影響なし)、ここに「1」は「Fzと照合電極」、「2」は「Czと照合電極」、「=」は「右側と左側の差が20%未満」を示す。
D2100 (Target BAI-dynamics):
For example, Att 1 (with influence) = Att 1 (no influence, all driving), Att 2 (with influence) <= Att 2 (no influence), where “1” is “Fz and reference electrode”, “2” is “Cz and reference electrode” and “=” indicate “the difference between the right side and the left side is less than 20%”.

D2200(BAI計算ルール):
実例1のパワー・スペクトルに加えて、各両センサーについて、

Figure 2005528937
。 D2200 (BAI calculation rule):
In addition to the power spectrum of Example 1, for both sensors,
Figure 2005528937
.

D1000(一般脳活動モデル):
実例1のように単純化されたWilson−Cowan−モデルだが、今トランスローカル効果に注意を向け、内因性入力は一定であるという前提は無い。j番目の神経振動子への興奮性小集団への内因性入力は、トランスローカル校正の最も容易な場合、

Figure 2005528937
に分かれるが、「hjl」はj番目の神経振動子のl番目の影響の強さであり、各Δはこの影響が有効になるまでの時間遅延である。 D1000 (general brain activity model):
The simplified Wilson-Cowan model as in Example 1, but now paying attention to the translocal effect, there is no assumption that the endogenous input is constant. The intrinsic input to the excitatory subpopulation to the jth neural oscillator is the easiest case for translocal calibration:
Figure 2005528937
“H jl ” is the strength of the l-th influence of the j-th neural oscillator, and each Δ is a time delay until this effect becomes effective.

S800(校正の最小化要求の仕様):
実例2に加えて関数行列。ローカルおよびトランスローカル校正が必要である。
S800 (specification of calibration minimization requirement):
Function matrix in addition to Example 2. Local and translocal calibration is required.

D1100(最小化校正要求):
実例2に加えて関数行列。
D1100 (minimized calibration request):
Function matrix in addition to Example 2.

E100(校正が必要か?):
はい。
E100 (Do you need calibration?):
Yes.

D4100(装置制約):
実例2の通り。
D4100 (device restriction):
As in Example 2.

D4200(外因性電磁界への健康上の制約):
実例2の通り。
D4200 (health constraints on exogenous electromagnetic fields):
As in Example 2.

S2000(校正):
図21−24のフローチャートを扱う時に説明する。適用全体ではなく、校正中の内因性入力の定常を前提とする。
S2000 (calibration):
This will be described when the flowchart of FIGS. It is assumed that the intrinsic input during calibration is steady, not the entire application.

D1200(特定脳活動モデル):
実例1の通り。
D1200 (specific brain activity model):
As in Example 1.

D1300(脳活動への外因性電磁界の影響の数量化):
実例1の通り。
D1300 (quantification of the influence of exogenous electromagnetic fields on brain activity):
As in Example 1.

S3000(BAIの制御変数と測定/計算による標的修正による脳活動の制御または調節):
図25の各フローチャートを扱う時に詳述する。
S3000 (control or regulation of brain activity by BAI control variables and target correction by measurement / calculation):
This will be described in detail when handling each flowchart of FIG.

図21   FIG.

D1100(最小化校正要求):
先と同じ。
D1100 (minimized calibration request):
Same as above.

D1110(校正タイプ):
トランスローカル(ローカルを含む)。
D1110 (calibration type):
Translocal (including local).

D1120(校正範囲):
実例2の通り。
D1120 (calibration range):
As in Example 2.

S2100(ローカル校正):
図22−23のフローチャートを扱う時に詳述する。
S2100 (local calibration):
This will be described in detail when handling the flowcharts of FIGS.

S2300(同一の脳活動の同定):
実例2に相似。
S2300 (identification of the same brain activity):
Similar to Example 2.

E120(トランスローカル校正?):
はい。
E120 (Trans-local calibration?):
Yes.

S2400(トランスローカル校正):
図24の考慮時に詳述する。
S2400 (trans-local calibration):
This will be described in detail when considering FIG.

S1200,D1300:
実例2に加えて関数行列。
S1200, D1300:
Function matrix in addition to Example 2.

図22   FIG.

実例1に相似。今度はS1の検出範囲内のBAIモデル−モードが関係するが、主要なパラメータはτ=10、a=16、b=20、c=8、d=3であり、内因性入力はρx=1.5+m*sin(2*π**7/1000)とρy=1.5+m*sin(2*π**7/1000)であり、図19(i)でm=0、図19(ii)でm=2、図19(iii)でm=4が示される(この実例では、7Hzの皮質下の活動が興奮性部分集合に対して抑制性部分集合に対すると同じ衝撃を有すると仮定する)。このモードはモードIIIと呼ばれる。7Hzの正弦波活動に近い試験シグナルは、例えば7Hzサインのシグナルにおそらく適切であり、測定のために10ミリ秒毎に5ミリ秒間スイッチを切る。伝達物質T1により0.5テスラで伝達されるそのような試験シグナルは、モードIIIに乗数16で影響を有する。また伝達物質T2に関しては乗数0で影響を有する。 Similar to Example 1. This time the BAI model-mode within the detection range of S1 is concerned, but the main parameters are τ = 10, a = 16, b = 20, c = 8, d = 3, and the intrinsic input is ρ x = 1.5 + m * sin (2 * π * t * 7/1000) and ρ y = 1.5 + m * sin (2 * π * t * 7/1000), and m = 0 in FIG. 19 (i). FIG. 19 (ii) shows m = 2 and FIG. 19 (iii) shows m = 4 (in this example, 7 Hz subcortical activity has the same impact on the excitatory subset as on the inhibitory subset. ). This mode is called mode III. A test signal close to 7 Hz sinusoidal activity is probably appropriate, for example, for a 7 Hz sine signal and switches off every 10 milliseconds for 5 milliseconds for measurement. Such a test signal transmitted at 0.5 Tesla by the transmitter T 1 has an effect on mode III with a multiplier of 16. The transmitter T 2 has an effect with a multiplier of 0.

ここにローカル校正には、試験シグナルの位相偏差が含まれる。稼動シグナルのBAI最小値は、モードのスイッチオフに必要な位相偏差シータを提供する。例えば前記サイン・シグナルは伝達物質T1により0.5テスラで位相偏差シータで伝達される。この結果は図19(i)に示される。 Here, the local calibration includes the phase deviation of the test signal. The BAI minimum of the activation signal provides the phase deviation theta necessary for mode switch-off. For example, the sine signal is transmitted on the phase deviation theta at 0.5 Tesla by the transmitter T 1 . The result is shown in FIG. 19 (i).

2モードだけが実例1のS1モードである。両前記T1−シグナルはS2モードに衝撃を有さない。T2からの0.1テスラのサイン・シグナルは、シータモードに衝撃を有さない。 Only the S 2 mode is the S 1 mode of Example 1. Both T 1 -signals have no impact on the S 2 mode. 0.1 Tesla sign signal from the T 2 does not have an impact to the theta mode.

図23   FIG.

実例2に相似。   Similar to Example 2.

図24   FIG.

D1300(移動作用素):
iとkが異なる場合、図22で示す両シグナルに関してこれらの移動作用素はゼロに等しい。
D1300 (moving operator):
If i and k are different, these transfer operators are equal to zero for both signals shown in FIG.

S2410(BAI予測):
先と同じ。
S2410 (BAI prediction):
Same as above.

1−モードに関して:S2420(修正):
実例:シータにより位相偏差したT1による0.5テスラの7Hzサイン・シグナルの伝達により、S1−モードはスイッチオフになる。
Regarding the S 1 -mode: S2420 (correction):
Illustrative example: Transmission of a 0.5 Tesla 7 Hz sine signal by T 1 phase shifted by theta causes the S 1 -mode to be switched off.

1−モードに関して:S2430(S2−ギャップの決定): シグナルはS2モードに直接衝撃を有さないため、S2に間するBAI予測は「不変化継続」である。この予測はS2に関する事実上のBAIと一致する。 Regarding the S 1 -mode: S2430 (S 2 -determining the gap): Since the signal has no direct impact on the S 2 mode, the BAI prediction for S 2 is “invariant continuation”. This prediction is consistent with the BAI on facts about S 2.

S2−モードに関して:S2420(修正):
実例:S2モードの周波数を基本周波数にシフトするが、7Hzと不適合である。例えばS2によって測定されたシグナルの時間遅延フィードバックにより、T2によって伝達され、逆極性である。
Regarding S2-mode: S2420 (correction):
Illustrative: Although shifts to the fundamental frequency of the frequency of the S 2 mode, a 7Hz incompatible. For example, by time delayed feedback of the signal measured by S 2 , transmitted by T 2 and of opposite polarity.

2−モードに関して:S2430(S1−ギャップの決定):
2シグナルはS1モードに直接衝撃を有さないため、S1に間するBAI予測は「不変化継続」である。この予測はS2に関する事実上のBAIと一致する。この結果、例えばシグナル成分の変化は図19(iii)から19(ii)に示される。
Regarding the S 2 -mode: S2430 (S 1 -determining the gap):
Since the T 2 signal has no direct impact on the S 1 mode, the BAI prediction for S 1 is “continue unchanged”. This prediction is consistent with the BAI on facts about S 2. As a result, for example, changes in the signal component are shown in FIGS. 19 (iii) to 19 (ii).

S2440(関数行列の計算は、ギャップを説明する):
1の変化の場合はギャップが無いので、セル(1,2)はゼロに等しい(モード1=表示のS1モード、モード2=表示のS1モード)。セル(2,1)には固有のギャップは無い。
S2440 (calculation of function matrix accounts for gaps):
Since there is no gap in the case of change of S 1, cell (1,2) is equal to zero (mode 1 = display S 1 mode, Mode 2 = Display S 1 mode). There is no inherent gap in cell (2,1).

E400(固有?):
1つ以上の関数行列がS2440から生じるかどうかを明確にする。
もし各適用について脳活動間の一般的な対応に関心が無いが、特定の対応、例えば脳活動iとjの間に関心がある場合、関数行列のセル(i,j)と(j,i)を満たすことで十分であることは明らかである。
所定の実例では、モード1のBAI−保存修正が広がったか、即ちモード2変化かどうかだけが重要である。この目的のため、セル(1,2)の考慮で十分である−が値はゼロを有する。
E400 (unique?):
Clarify if one or more function matrices result from S2440.
If there is no interest in the general correspondence between brain activities for each application, but a particular correspondence, for example between brain activities i and j, cells (i, j) and (j, i) in the function matrix It is clear that satisfying
In a given example, it is only important whether the mode 1 BAI-save modification has spread, ie, a mode 2 change. For this purpose, consideration of cell (1,2) is sufficient-but the value has zero.

S2221(シグナル変更):
例えば、周波数偏移の生成、振幅変化、定常性の変化、雑音の追加、リャプーノフ指数の変更、そしてさらに多く(この実例では必要ではない)。
S2221 (signal change):
For example, frequency shift generation, amplitude change, stationarity change, noise addition, Lyapunov exponent change, and many more (not necessary in this example).

D2410(関数行列):
結果はそれぞれ1つの関数行列からなるが、例えば次の形式となる。:

Figure 2005528937
D2410 (function matrix):
Each result consists of one function matrix, for example, in the following form: :
Figure 2005528937

図25   FIG.

実例2への相似。これに加えて、トランスローカル校正により、タイプの波及制限(D4300)が決定されてきた。:「T1による変化は、S1によって捕捉されたものより他の脳活動に影響しない」が成就している。所定の実例では、駆動がゼロに減衰する場合Fmθは自然スペクトル付近に安定化する(図19(i)参照)(S2によって検出された脳活動を混乱せずにT1による前記断続サイン・シグナルによる「全駆動」図19,(ii)と(iii))。結果(S1によって測定された)は図19(iv)に示されている。Att2を混乱させることなく、復元Att1の脳活動標的は結果として達成され、同様がIshihara−Yoshii‐モデルの適用の場合に行動標的に適用する。 Similar to Example 2. In addition to this, the type of propagation limit (D4300) has been determined by translocal calibration. : "Change due to T 1 does not affect other brain activity than those that have been captured by the S 1" is fulfilled. In a given example, Fmθ stabilizes in the vicinity of the natural spectrum when the drive decays to zero (see FIG. 19 (i)) (the discontinuous sign by T 1 without disturbing the brain activity detected by S 2 . “Full drive” by signal FIG. 19, (ii) and (iii)). The results (measured by S 1 ) are shown in FIG. 19 (iv). Without disrupting Att 2 , the brain activity target of reconstructed Att 1 is achieved as a result, and the same applies to behavioral targets in the case of Ishihara-Yoshii-model application.

さらなる説明と注意:   Further explanation and note:

Ad D1000:脳活動モデルは、最も容易な場合、差分方程式および/または微分方程式のセットであり、例えばタイプは

Figure 2005528937
脳活動について、x脳活動指標、t時間。「外因性入力」は、脳活動モデルの方程式において人為的に(頭蓋外で誘発された電磁界により)生成された入力変数の値に言及する(「外因性入力」と反対に、通常は感覚または神経チャネルを介して、例えば光による刺激、視床ペースメーカー作用、交響曲鑑賞、さらに多くにより伝達される)。外因性入力=
Figure 2005528937
(伝達物質シグナル)、
Figure 2005528937
移動作用素。関数fは使用脳活動モデルに依存する。また観察不可能性パラメータのセットで、x、t、観察不可能性内因性および外因性入力によるxの時間微分を決定する。一般的な脳活動モデルは、点状のxの代わりにパス、および/また確率微分方程式を使用するが、雑音を含む。
異なる脳活動モデルにより異なる校正結果となり、異なる修正の可能性がある。適切な脳モデルの場合、脳活動標的が信頼性の高い方法で達成されるであろう、適切な行動モデルの場合、行動標的が信頼性の高い方法で達成されるであろう。脳活動モデルと行動モデルは統合形式でも表示可能である。 Ad D1000: A brain activity model is, in the simplest case, a set of difference equations and / or differential equations, for example of type
Figure 2005528937
For brain activity, x brain activity index, t time. “Exogenous input” refers to the value of an input variable generated artificially (by an extra-cranial electromagnetic field) in the brain activity model equation (as opposed to “exogenous input”, usually sensory Or transmitted through nerve channels, eg by light stimulation, thalamic pacemaker action, symphonic appreciation, and more). Exogenous input =
Figure 2005528937
(Transmitter signal),
Figure 2005528937
A moving operator. The function f depends on the brain activity model used. It also determines the time derivative of x with x, t, unobservable intrinsic and extrinsic inputs with a set of unobservable parameters. Common brain activity models use paths and / or stochastic differential equations instead of point-like x, but contain noise.
Different brain activity models result in different calibration results and different correction possibilities. In the case of a suitable brain model, the brain activity target will be achieved in a reliable manner, and in the case of a suitable behavior model, the behavioral target will be achieved in a reliable manner. The brain activity model and the behavior model can also be displayed in an integrated format.

Ad S2000:
システムの非線形により、できるだけ磁界の小さな伝達物質シグナル(「試験シグナル」)の適切な変動により移動作用素を含む観察不可能性の決定が可能となる。
ここに示される動的校正は、パラメータ推定(一般的にこれらは確率変数とみなされるパラメータの分布仮定を作り、次に軌跡と共に展開を観測する。また「真」のパラメータへ向かうこれらの観測から計算されたパラメータ値の収束の仮定により、後者を推定する、[7]を参照)のための既存の数学的方法、また技術から知られる適応制御/パラメータ推定(一般的にこれらは線形システムの場合のみ有用であり、初等制御機能は理想的な標的値と観測値の間の差異を最小化するためにシステムに組み込まれる[8]を参照)と異なる。
Ad S2000:
The non-linearity of the system allows the determination of unobservability, including mobile operators, by appropriate variation of transmitter signals (“test signals”) with as little magnetic field as possible.
The dynamic calibration shown here is a parameter estimation (generally these make parameter distribution assumptions that are considered random variables and then observe the expansion along with the trajectory. Also from these observations towards the "true" parameter Existing mathematical methods for estimating the latter, see assumptions of convergence of the calculated parameter values (see [7]), and adaptive control / parameter estimation known from the art (generally these are linear systems Only useful if the primary control function differs from that incorporated in the system to minimize the difference between the ideal target value and the observed value (see [8]).

動的校正は、「能動的計測」(システムへのシグナルの伝達およびシグナルとの相互作用におけるシステムの測定)の利用による上記の数学的アプローチにおける「受動的観察」(従来の非侵襲的観察)と異なる。能動的計測の結果(例えば、確率共鳴)は非線形確定系および/または非線形確率系(ヒトの脳のような)の多くの場合、通常のディラック入力またはヘビサイド入力等への線形系の応答と非常に異なる。   Dynamic calibration is the “passive observation” (conventional non-invasive observation) in the mathematical approach described above, by using “active measurement” (measurement of the system in transmitting and interacting with the signal) And different. The results of active measurements (eg stochastic resonance) are often non-linear deterministic and / or non-linear stochastic systems (such as the human brain) and are often very sensitive to the response of linear systems to normal Dirac or snake side inputs, etc. Different.

適応制御/パラメータ推定と動的構成の間には大きな違いがある。:
1番目 動的校正は通常は先行する制御である(そして制御から分離されたプロセスである)。
2番目 動的校正においては使用される検定関数に強調がなされるが、複数性(そして結果となる観察不可能性の異なるセット間を区別する能力)は考慮される系の複雑さと一致する(ヘビサイド関数のような単純な検定関数とは対照的であり、しばしばシステム・レスポンスが長期間観察される必要があるが、in−vivoでは対応できない)。
3番目 主要なパラメータセットの近似のタイプは完全に異なる(動的校正では、制御パラメータの標的/事実上の比較とは対照的に、多種の打切りパラメータサブセット内の連続的な消去である)。
There are significant differences between adaptive control / parameter estimation and dynamic configuration. :
The first dynamic calibration is usually a preceding control (and a process separated from the control).
In the second dynamic calibration, the test function used is emphasized, but the multiplicity (and the ability to distinguish between different sets of resulting unobservability) is consistent with the complexity of the system considered ( In contrast to simple test functions such as the snakeside function, system responses often need to be observed over a long period of time, but not in-vivo).
Third The type of approximation of the main parameter set is completely different (in dynamic calibration, it is a continuous elimination in various truncation parameter subsets as opposed to target / de facto comparison of control parameters).

観察不可能性の決定に加えて、動的校正により人工的に生成した磁界の特性(例えば、磁界の強さ、および/または頭蓋外の磁界の周波数分布)を外因性入力に翻訳する多相系および/または未知の複雑系における他の未知の移動作用素も決定される。   In addition to determining unobservability, polymorphism that translates characteristics of magnetic fields artificially generated by dynamic calibration (eg, magnetic field strength and / or frequency distribution of extracranial magnetic fields) into extrinsic inputs Other unknown mobile operators in the system and / or unknown complex system are also determined.

Ad D2410:
観察されたm脳活動についての関数行列はm*m−行列であり、活動jから活動iへの間に機能的結合が決定可能でない場合せる(i,j)はゼロである。
Ad D2410:
The function matrix for the observed m brain activity is the m * m-matrix, and the (i, j) that is allowed if no functional connection can be determined from activity j to activity i is zero.

脳活動間の機能的結合には主要な脳領域の生理学的結合が必要とされるが、後者の存在は必ずしも機能連関につながるわけではない。   The functional connection between brain activities requires a physiological connection of the major brain regions, but the latter does not necessarily lead to functional linkage.

もし(パラメータの打切り後)観察された脳活動の全体に関する観測と比較可能な解決となる場合、関数行列は受け入れられる。ここに各脳活動に関する方程式において、内因性入力は、例えば残留入力+すべての上流活動の合計掛ける各影響の強さ掛けるzj(t−遅延)に交換される(Aの変更がBを変更する場合「Bに関する上流」は:「Aに関するB下流」に相当する)。 A function matrix is accepted if it is a solution that is comparable to observations for the overall observed brain activity (after truncation of parameters). Here, in the equations for each brain activity, the endogenous input is exchanged for example, residual input + sum of all upstream activities multiplied by the strength of each effect multiplied by z j (t-delay) (change of A changes B In this case, “upstream regarding B” corresponds to: “downstream regarding B regarding A”).

ローカル修正に関する当方法の好適な実施様態は、次のエレメント(近接のWilson−Cowan振動子の一団は対のWilson−Cowan−方程式によってモデル化可能であると仮定する)を含む。:
(a)フーリエ解析によるデータ分析は、Wilson−Cowan方程式の解決の同値類に属する測定されたシグナルの可能性を決定するために、あるいはウェーブレット解析(基礎、基本として、x(t)とy(t)の適切な一次結合、[13]を参照)、位相空間埋め込み、統計的手法と組み合わせる。好適な試験シグナルは(測定されたシグナルを用いた)時間遅延フィードバック・シグナルおよび/またはWilson−Cowan方程式μ*(x(t−τ)−y(t−τ))の解決の一次結合である。
(b)ローカル校正、
(c)説明されたように修正、
(d)例えば[9]にあるような継続的な発作警告に加えて自動的予防制御。
A preferred implementation of the method for local correction includes the following elements (assuming a group of adjacent Wilson-Cowan oscillators can be modeled by a pair of Wilson-Cowan equations). :
(A) Data analysis by Fourier analysis is used to determine the possibility of measured signals belonging to the equivalence class of solutions of the Wilson-Cowan equation, or wavelet analysis (basic, fundamentally, x (t) and y ( Appropriate linear combination of t) (see [13]), phase space embedding, combined with statistical methods. A suitable test signal is a time-delayed feedback signal (using the measured signal) and / or a linear combination of the Wilson-Cowan equation μ * (x (t−τ) −y (t−τ)). .
(B) Local calibration,
(C) modify as described,
(D) Automatic preventive control in addition to the continuous seizure warning as in [9], for example.

これに類似は、上記で説明のトランスローカル現象に加えてトランスローカル校正に関する好適な実施様態である。   Similar to this is the preferred embodiment for translocal calibration in addition to the translocal phenomenon described above.

校正が必要ではない場合、またリミット・サイクル振動子が弱くカップリングした場合、そして短期間の間弱くカップリングしたリミット・サイクル振動子がリミット・サイクル振動子ではなく一団の位相振動子に転換可能であるという仮定が有効である場合(Wilson−Cowan−方程式の解)、カップリングした位相振動子([23]を参照)が使用可能である。介入は、一団が標的に収束するよう位相再設定と続く外部スレービングに加えてシグナルの継続的な測定に基づく。この実施様態は、リセットによって望まない妨害が起きないように明らかに限局性脳領域に適用可能である。   When calibration is not required, or when the limit cycle oscillator is weakly coupled, and for a short period of time, a weakly coupled limit cycle oscillator can be converted to a group of phase oscillators instead of a limit cycle oscillator If the assumption is valid (solution of Wilson-Cowan equation), a coupled phase oscillator (see [23]) can be used. Intervention is based on continuous measurement of the signal in addition to phase reset and subsequent external slaving so that the cluster converges to the target. This embodiment is obviously applicable to a localized brain region so that unwanted interference does not occur due to reset.

1つの入力チャネルに対して、位相空間埋め込みが例解される。:
図26は1つのチャネルのEEGデータをX軸上で単位時間(1/128秒)、Y軸上で電位の差(時間の各ポイントで測定電極と照合電極の間)で示す。最も容易な場合、[29]に基づいて1つ以上の軌道が決定される。一般的に、遅延座標による埋め込みが実行される([27]参照)。遅延時間は自己相関関数の最初のゼロクロスとして決定可能である([29]参照)。:t=130およびτ=86(図27)に関するデータ・ウィンドウの埋め込み。x軸はtで終了する、長さ32α*x(t−86)+β*y(t−86)のウィンドウを示し、y軸はα*x(t)+β*y(t)を示す。図27ではαは1を与えられ、βは−1を与えられる。同じポイントの多重占有は表示されず、図27におけるポイントの数は32より少ない。既知の方法により(ベイズ、ミニマックス、その他多数)、また再測定後、各(打ち切り間隔上)混合角のWilson−Cowan方程式の全(有限パラメータグリッド上で)解との経験的な位相空間占有の同時発生の程度が決定される。図28(図27と同じ領域)および同じ混合角はτ=10、a=22、b=20、c=14、d=3、ρx=1.5、幾つかのρyについて:菱形ρy=−1.5、四角形y=0の解を示す。図29は混合角の重要性を示す。:以前に注記したように、ここにおいて、τ=1、a=22、b=20、c=14、d=3、ρx=1.5、ρy=0、およびα=1、β=−1(菱形)、またβ=−0.7(四角形)そしてβ=−0.3(交差)についての解を得る。
Phase space embedding is illustrated for one input channel. :
FIG. 26 shows EEG data of one channel as a unit time (1/128 seconds) on the X-axis and a potential difference (between the measurement electrode and the reference electrode at each point in time) on the Y-axis. In the simplest case, one or more trajectories are determined based on [29]. In general, embedding by delay coordinates is performed (see [27]). The delay time can be determined as the first zero cross of the autocorrelation function (see [29]). : Data window padding for t = 130 and τ = 86 (FIG. 27). The x-axis shows a window of length 32α * x (t−86) + β * y (t−86), ending at t, and the y-axis shows α * x (t) + β * y (t). In FIG. 27, α is given 1, and β is given -1. Multiple occupancy of the same point is not displayed, and the number of points in FIG. Empirical phase space occupancy with all methods (on finite parameter grid) of Wilson-Cowan equations at each mixing angle (on truncation interval) by known methods (Bayes, Minimax, and many others) and after remeasurement Is determined. 28 (same region as in FIG. 27) and the same mixing angle is τ = 10, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5, for some ρ y : diamond ρ The solution of y = -1.5 and square y = 0 is shown. FIG. 29 shows the importance of the mixing angle. : As previously noted, where τ = 1, a = 22, b = 20, c = 14, d = 3, ρ x = 1.5, ρ y = 0, and α = 1, β = Obtain solutions for -1 (diamond), and β = -0.7 (square) and β = -0.3 (intersection).

当方法の好適な実施様態で、Wilson−Cowan方程式の代わりに、確率Wilson−Cowan方程式が使用される、即ちρx=ρx,det+ノイズ、ρy=ρy,det+ノイズ。「det」は入力の決定性部分、「ノイズ」は確率入力を示す。以前と同じ方法が適用される。これに加えて、ノイズレベルが決定される。ここにおいて、ノイズ試験シグナルの使用と信号対雑音比の測定も意味がある。 In a preferred embodiment of the method, instead of the Wilson-Cowan equation, the stochastic Wilson-Cowan equation is used, ie ρ x = ρ x, det + noise, ρ y = ρ y, det + noise. “Det” indicates a deterministic part of the input, and “noise” indicates a probability input. The same method applies as before. In addition to this, the noise level is determined. Here, the use of a noise test signal and the measurement of the signal-to-noise ratio are also meaningful.

当方法の別の好適な実施様態で、Wilson−Cowan方程式において異なる時定数tがxとyについて用いられ、および/または異なる乗数mが用いられる。これらの校正は他のパラメータのためにすでに説明されているので実行される。   In another preferred embodiment of the method, different time constants t are used for x and y and / or different multipliers m in the Wilson-Cowan equation. These calibrations are performed as already described for the other parameters.

当方法の別の好適な実施様態で、Wilson−Cowan方程式においてクラスタの各Wilson−Cowan−ニューロンへクラスタの他のニューロンは平均場カップリングを介してカップリングされる、即ち、すべてのi=1。N

Figure 2005528937
、同様に
Figure 2005528937
ε、δ、η、ν、新規の観察不可能性であり、決定する必要がある。
これに類似で、この実施様態は確率Wilson−Cowan−ニューロンについては、時間遅延入力有り、または無しで実行可能である。 In another preferred embodiment of the method, the other neurons of the cluster are coupled via mean field coupling to each Wilson-Cowan-neuron of the cluster in the Wilson-Cowan equation, i.e. all i = 1. . N
Figure 2005528937
As well
Figure 2005528937
ε, δ, η, ν are new observability and need to be determined.
Analogously to this, this embodiment can be performed for stochastic Wilson-Cowan-neurons with or without time delay inputs.

当方法のさらに別の好適な実施様態では、クラスタのニューロンのシグモイド関数の形状はノイズ検定関数の利用により校正される、なぜならシグモイド関数次第で、クラスタは異なる強さでシグナルノイズをそれぞれ増幅または弱める(シンプル・ネットワークについては、例えば[28]を参照)。   In yet another preferred embodiment of the method, the shape of the sigmoid function of the neurons in the cluster is calibrated by using a noise test function, because depending on the sigmoid function, the cluster amplifies or attenuates signal noise with different strengths, respectively. (For simple networks, see eg [28]).

当方法の別の好適な実施様態では、検定関数および逆極性のこの検定関数は交互に使用される、即ち初めにシグナルxi(t)、次に−xi(t)である。   In another preferred embodiment of the method, the test function and this test function of opposite polarity are used alternately, ie first the signal xi (t) and then -xi (t).

別の好適な実施様態では、n>0試験シグナル(「高速校正」)後校正は停止する、また測定データと適合するパラメータ、内因性、外因性入力の1セットは予備校正結果としてセットされる。修正(S3000)実施の結果として達する別の測定データは、継続的な校正の適応のため使用される。   In another preferred embodiment, calibration stops after n> 0 test signal (“fast calibration”), and one set of parameters, intrinsic and extrinsic inputs that match the measurement data is set as a pre-calibration result. . Another measurement data obtained as a result of performing the correction (S3000) is used for the adaptation of the continuous calibration.

別の好適な実施様態では、測定の前提と測定の不変(D1049、D1050)が確認される。   In another preferred embodiment, the measurement premise and measurement invariance (D1049, D1050) are confirmed.

好適な実施様態では、EM方法は感覚入力(聴覚、視覚、その他)と結合する。実例:校正の初めに精神的作業を開始するための、実例3でのユーザーへのインストラクション(例えば[20]を参照)により、適切なFmθ−モードを見付ける作業は著しく単純化される。別の実例は、聴性脳プロセスのトランスローカル校正に関する聴覚ペースメーカー作用である。   In a preferred embodiment, the EM method is combined with sensory input (auditory, visual, etc.). Example: The instruction to the user in Example 3 (see eg [20]) to start mental work at the beginning of the calibration greatly simplifies the task of finding the appropriate Fmθ-mode. Another example is the auditory pacemaker action for translocal calibration of auditory brain processes.

好適な実施様態では、当方法の効果は適切な繰返し率の利用により、個別の適用セッションの期間を超えて安定化するが、各ユーザーについて外部確認により決定する必要がある。適切な繰返し率のこの結果は、例えばTMS適用のために知られている(磁界1−2テスラの経頭蓋磁気刺激装置)例えば[3]を参照。   In the preferred embodiment, the effectiveness of the method stabilizes over the duration of the individual application session by the use of an appropriate repetition rate but must be determined by external confirmation for each user. This result of a suitable repetition rate is known, for example, for TMS applications (magnetic field 1-2 Tesla transcranial magnetic stimulator) see eg [3].

好適な実施様態では、校正はセンサー最適化と結合する:特定されるおよび/または特定されない脳活動が、特に各(必要なら新たに方向付けられた)センサーによって測定可能となるよう、以前は非活性のセンサーの活性化および/またはセンサーの位置変更および/またはセンサーの方向の変更。センサー最適化のために、従来の最適化方法は適応する。   In a preferred embodiment, calibration is combined with sensor optimization: previously non-specific brain activity can be measured in particular by each (newly directed if necessary) sensor. Activation of active sensor and / or change of sensor position and / or change of sensor direction. For sensor optimization, conventional optimization methods are adapted.

好適な実施様態では、脳活動が、特に各仮想センサーによって十分に測定可能となるよう複数の既存のセンサーを仮想センサーに結合することにより校正はセンサー最適化と結合する。実例:S1、S2、S3、S4はf(S1,S2,S3,S4)=0.3*1+0.5*2+0.02*3 *3+0.5*sin(S1+S4)によりSvirtualに結合される。従来の最適化方法によりセンサーの各サブユニットに関して適切なfは計算される。 In a preferred embodiment, calibration couples with sensor optimization by coupling multiple existing sensors to the virtual sensor so that brain activity is particularly measurable by each virtual sensor. Example: S 1 , S 2 , S 3 , S 4 are f (S 1 , S 2 , S 3 , S 4 ) = 0.3 * S 1 + 0.5 * S 2 + 0.02 * S 3 * S 3 It is connected to Svirtual by + 0.5 * sin (S 1 + S 4 ). The appropriate f is calculated for each subunit of the sensor by conventional optimization methods.

好適な実施様態では、校正は伝達物質最適化と結合する:特定されるおよび/または特定されない脳活動が、特に各(必要なら新たに方向付けられた)伝達物質によって影響可能となるよう、以前は非活性の伝達物質の活性化および/または伝達物質の位置変更および/または伝達物質の方向の変更。伝達物質最適化のために、従来の最適化方法は適応する。   In a preferred embodiment, calibration combines with transmitter optimization: previously identified and / or unspecified brain activity can be influenced in particular by each (newly directed if necessary) transmitter Is activation of inactive transmitter and / or change of transmitter position and / or change of transmitter direction. For the optimization of transmitter, conventional optimization methods are adapted.

好適な実施様態では、脳活動が、特に各仮想伝達物質によって十分に影響可能となるよう複数の既存の伝達物質を仮想伝達物質に結合することにより校正は伝達物質最適化と結合する。最適な(仮想伝達物質)は従来の最適化方法の利用により移動作用素から計算される。   In a preferred embodiment, calibration combines with transmitter optimization by combining a plurality of existing transmitters with the virtual transmitter so that brain activity can be sufficiently affected, particularly with each virtual transmitter. The optimal (virtual mediator) is calculated from the mobile operator by using conventional optimization methods.

S2130の好適な実施様態では、並列のnセンサー(nは1と使用センサー総数の間の整数)の分解が実施される。したがって分解される時系列は1−センサー−時系列のn−タプルである。   In a preferred implementation of S2130, a decomposition of parallel n sensors (n is an integer between 1 and the total number of sensors used) is performed. Therefore, the time series to be resolved is a 1-sensor-time series n-tuple.

S2130の好適な実施様態では、追撃方法(例えば対戦追撃法[13]を参照)の使用により1−センサー−時系列のn−タプルについて分解が実施される。   In a preferred implementation of S2130, decomposition is performed on 1-sensor-time-series n-tuples by using a pursuit method (see, for example, battle pursuit method [13]).

S2130の別の好適な実施様態では、Karhunen−Loeve−方法(例えば[17]、[18]を参照)、および/または独立成分分析(「ICA」、例えば[22]を参照)による1−センサー−時系列のn−タプルについて分解が実施される。   In another preferred embodiment of S2130, a 1-sensor by Karhunen-Loeve-method (see eg [17], [18]) and / or independent component analysis (see “ICA” eg see [22]) -Decomposition is performed on time-series n-tuples.

S2130の別の好適な実施様態では、メタ位相空間への埋め込み後に分解が実施され、結果として定常成分と非定常成分が分離される(例えば[15]を参照)。   In another preferred embodiment of S2130, decomposition is performed after embedding in the metaphase space, resulting in separation of stationary and non-stationary components (see, eg, [15]).

S2130の別の好適な実施様態では、複数の方法と並行して分解が実施される。結果としてこれらの方法のうち多数(定義済み重みの下で)によって特定されたモードだけがさらなるプロセスのために受け入れられる(例えば、関連性試験のため)。   In another preferred embodiment of S2130, the decomposition is performed in parallel with the plurality of methods. As a result, only the modes identified by many of these methods (under defined weights) are accepted for further processing (eg, for relevance testing).

D2000の好適な実施様態では、知覚および/または知覚能力および/または知覚可能性の変更または維持は行動標的としてセットされる。この実例は、特定の刺激または刺激の種類を区別する能力の修正である。   In a preferred embodiment of D2000, alteration or maintenance of perception and / or perception ability and / or perceptibility is set as a behavioral target. An illustration of this is a modification of the ability to distinguish between specific stimuli or types of stimuli.

D2000の好適な実施様態では、行動および/または行動能力および/または行動可能性の変更または維持は行動標的としてセットされる。ここに実例は反応速度を改善する。   In preferred implementations of D2000, changes or maintenance of behavior and / or behavioral capabilities and / or behavioral possibilities are set as behavioral targets. The illustration here improves the reaction rate.

D2000の好適な実施様態では、活性化および/または活性化能力の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In a preferred embodiment of D2000, activation and / or alteration or maintenance of activation ability is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、動機および/または動機能力および/または動機可能性の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, alteration or maintenance of motivation and / or dynamic functional power and / or motivability is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、注意および/または注意能力の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, changing or maintaining attention and / or attention ability is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、記憶および/または記憶内容および/または記憶内容の検索の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, changes or maintenance of memory and / or stored content and / or retrieval of stored content is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、学習および/または学習能力および/または学習可能性の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, the change or maintenance of learning and / or learning ability and / or learnability is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、意識の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, changing or maintaining consciousness is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、感情および/または感情能力および/または感情可能性の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, alteration or maintenance of emotion and / or emotional ability and / or emotional potential is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、欲求および/または嫌悪の変更または維持は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, desire and / or aversion change or maintenance is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、認識および/または認識能力および/または認識可能性の変更または維持は行動標的としてセットされる。(ここに「認識」とは「心理作用の実行」と定義される)。   In another preferred embodiment of D2000, the change or maintenance of recognition and / or cognitive ability and / or recognizability is set as a behavioral target. (Here "recognition" is defined as "execution of psychological action").

D2000の別の好適な実施様態では、行動の配列は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, the behavioral sequence is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、行動の相関は行動標的としてセットされる。   In another preferred embodiment of D2000, behavioral correlation is set as a behavioral target.

D2000の別の好適な実施様態では、複数の適合可能な行動標的が結合する。   In another preferred embodiment of D2000, multiple compatible behavioral targets bind.

D2000の別の好適な実施様態では、複数の必ずしも適合可能でない行動標的が階層的に結合する、即ち、行動標的の優先リストが生成される。相互に非一貫性の手順的ステップの場合、優先度の低い行動標的と関連するステップは後で実行されるか、全くされない。   In another preferred embodiment of D2000, a plurality of not necessarily conformable action targets are combined hierarchically, i.e. a priority list of action targets is generated. In the case of procedural steps that are inconsistent with each other, the steps associated with the lower priority behavioral target are performed later or not at all.

D2000の別の好適な実施様態では、行動標的のリストは発作の不発生の最優先標的により増加する。これは各カルテ無しでユーザーへの[9]の適用を含む。   In another preferred embodiment of D2000, the list of behavioral targets is increased by the highest priority target without seizures. This includes applying [9] to the user without each chart.

D3000の別の好適な実施様態では、行動モデルを膨大な量の文献から取り出す(例えば、[11],[20],[21]で示された実例については、同じ/類似の主題の文献は何十もある)。   In another preferred embodiment of D3000, behavioral models are taken from a vast amount of literature (eg, for the examples shown in [11], [20], [21], the same / similar subject literature is Dozens).

D3000の別の好適な実施様態では複数の行動モデルは並行して使用され、結果としてこれらのそれぞれ制御または調節された、これらの行動モデルの多数(定義済み重みの下で)と適合可能なステップ(S3000)だけが実行される。   In another preferred embodiment of D3000, a plurality of behavioral models are used in parallel, resulting in a step compatible with a large number of these behavioral models (under defined weights), each of which is controlled or adjusted, respectively. Only (S3000) is executed.

好適な実施様態において、EM適用中と後の個別のユーザーの行動モデルの変更または維持の外部確認(通常は心理テスト)がある。結果として、使用行動モデル(一般的に統計的に確認された)が各ユーザーにとって有効な程度について試験される。   In a preferred embodiment, there is an external confirmation (usually a psychological test) of changing or maintaining an individual user's behavior model during and after EM application. As a result, usage behavior models (generally statistically confirmed) are tested for the degree of effectiveness for each user.

D1000の別の好適な実施様態では複数の一般的な脳活動モデルは並行して使用され、結果としてこれらのそれぞれ制御または調節された、これらの行動モデルの多数(定義済み重みの下で)と適合可能なステップ(S3000)だけが実行される。   In another preferred embodiment of D1000, multiple generic brain activity models are used in parallel, resulting in a large number of these behavioral models (under defined weights), each of which is controlled or adjusted, respectively. Only the adaptable step (S3000) is performed.

当方法の別の好適な実施様態で、単一のセンサーおよび/または単一の伝達物質に関するステップにおいて、これらはセンサーおよび/または伝達物質のセットにとって代わる。この目的は、非ローカル時空モードの決定と制御された修正であり、例えばJirsa−Haken−モデルにおいて生じる(例えば[18]を参照)。   In another preferred embodiment of the method, in the steps relating to a single sensor and / or a single transmitter, these replace a set of sensors and / or transmitters. The purpose is non-local space-time mode determination and controlled modification, for example in the Jirsa-Haken-model (see eg [18]).

D4000の別の好適な実施様態において、追加情報を得るために最小限装置要求を超えるが、変更した可能性のある行動標的のさらなる適用のためには潜在的に有用である(例えば、10/20表面EEGを常に使用する、例えば[16]を参照)。この実施様態の利点は、装置の部品の標準化の可能性、および市販ハードウエアの使用可能性である。 D4000の別の好適な実施様態では、制御または調節(例えば、1つのコイルを電極の直前部に有するよう10/20表面EEGの各非照合電極)のための追加可能性を得るために最小限装置要求を超える。この実施様態の利点は、装置の部品の標準化の可能性である。   In another preferred embodiment of D4000, the minimum device requirements are exceeded to obtain additional information, but are potentially useful for further application of behavioral targets that may have changed (eg, 10 / Always use 20-surface EEG, see eg [16]). The advantage of this embodiment is the possibility of standardizing the parts of the device and the possibility of using commercially available hardware. Another preferred embodiment of the D4000 is minimal to obtain additional possibilities for control or adjustment (eg, each non-reference electrode of a 10/20 surface EEG to have one coil in front of the electrode). Exceeds device request. The advantage of this embodiment is the possibility of standardization of device parts.

S3000の別の好適な実施様態では、制御変数の増加を招く外因性電磁界は感覚入力および/または生化学的活性剤により強化され、結果として説明されている手順的ステップは原則として変化しない。   In another preferred embodiment of S3000, the extrinsic electromagnetic field that results in an increase in control variables is enhanced by sensory input and / or biochemical activators, and the procedural steps described as a result remain unchanged in principle.

当方法の別の好適な実施様態では、確率コンポーネントを有する試験シグナルと伝達物質シグナルが使用される(特に明示的確率コンポーネントを有する脳活動モデルとともに、例えば[25]、[18]の補足、確率共鳴と確率コヒーレンスを利用する標的とともに、FitzHugh−Nagumo−モデルについては、例えば[26]を参照)。   In another preferred embodiment of the method, a test signal and a transmitter signal with a stochastic component are used (especially with a brain activity model with an explicit stochastic component, eg [25], [18] supplement, probability (For example, see [26] for the FitzHugh-Nagumo-model, along with targets that use resonance and stochastic coherence).

当方法の別の好適な実施様態では、カオスコンポーネントを有する試験シグナルと伝達物質シグナルが使用される(特に明示的カオスコンポーネントを有する脳活動モデルとともに、例えば[1]の強化のように振動子間でローカルな強いカップリング)。   In another preferred embodiment of the method, a test signal and a transmitter signal with a chaotic component are used (especially together with a brain activity model with an explicit chaotic component, eg between the oscillators as in the enhancement of [1] Strong local coupling).

当方法の別の好適な実施様態では、不活性なモードは伝達物質シグナルにより直接活性化される、即ち、モード上のシグナルの直接的な効果による。   In another preferred embodiment of the method, the inactive mode is directly activated by the transmitter signal, i.e. by the direct effect of the signal on the mode.

当方法の別の好適な実施様態では、モードは伝達物質シグナルにより間接的に影響される、即ち、間接的に影響されるモードへの効果を誘発(関数行列を参照)するモードへの直接効果による。   In another preferred embodiment of the method, the mode is indirectly influenced by the transmitter signal, ie a direct effect on the mode that induces an effect on the indirectly affected mode (see function matrix). by.

当方法の別の好適な実施様態では、分岐点が制御される、即ち、脳活動は質的に変化する(実例3のように、駆動無しに不活性である神経振動子がスイッチオンされる)。   In another preferred embodiment of the method, the bifurcation point is controlled, i.e. brain activity is qualitatively changed (as in Example 3, a neural oscillator that is inactive without driving is switched on. ).

当方法のさらに別の好適な実施様態では、不活性なモードは活性化される。   In yet another preferred embodiment of the method, the inactive mode is activated.

別の好適な実施様態では、不活性なモードの活性化および/またはモードの同期化により振幅は増幅する、モードのスイッチオフおよび/またはモードの非同期化により類似して減少する。   In another preferred embodiment, the amplitude is amplified by inactivation mode activation and / or mode synchronization, and is similarly reduced by mode switch-off and / or mode desynchronization.

別の好適な実施様態では、年齢と関連する平低化に対して振幅増幅は使用される(EEGについては、例えば[12]参照)。   In another preferred embodiment, amplitude amplification is used for age-related flattening (for EEG see eg [12]).

当方法の別の好適な実施様態では、非定常シグナルは定常および非定常部分に分解される(例えば[15]を参照)、結果として試験シグナルと伝達物質シグナルは非定常部分とともに変調される。   In another preferred embodiment of the method, the non-stationary signal is broken down into a constant and non-stationary part (see, eg, [15]), resulting in modulation of the test and transmitter signals along with the non-constant part.

当方法の別の好適な実施様態では、ユーザーは校正デ−タに基づいて特定されるが、長時間安定している。個人について従来のスペクトル的に分解したEEG−データでさえも、長時間安定している構成成分を有する(最大5年間まで実験的に有効である、例えば[10])。   In another preferred embodiment of the method, the user is identified based on calibration data, but is stable for a long time. Even conventional spectrally resolved EEG-data for individuals has components that are stable over time (experimentally valid for up to 5 years, eg [10]).

関連刊行物
[1]"Excitatory and inhibitory interactions in localized populations of model neurons", Wilson HR, Cowan JD, Biophysical Journal 1972 ; 12 : 1-22
[2]WO 00/29970 A1
[3]"Therapeutic application of repetitive transcranial magnetic stimulation : a review", Wassermann EM, Lisanby SH, Clin Neurophysiol 2001; 112 : 1367-1377
[4]WO 98/18384 A1
[5]"Anticipation of epileptic seizures from standard EEG recordings", Le Van Quyen M, Martinerie J, Navarro V, Boon P, D'Have M, Adam C, Renault B, Varela F, BaulacM, The Lancet 2001 Jan 20 ; 357 : 183-8
[6]WO 01/21067 A1
[7]"Numerical Solution of Stochastic Differential Equations", Kloeden PE, Platen E, Springer, Berlin 1992, chapter 6.4
[8]"Regelungstechnik", F▲o▼llinger O, H▲u▼thig Buch Verlag, 8th rev. ed., Heidelberg 1994, chapter 1.6
[9]DE 102 15 115.6
[10]"Intraindividual Specificity and Stability of Human EEG : Comparing a Linear vs a Nonlinear Approach", D▲u▼nki RM, Schmid GB, Stassen HH, Method Inform Med 2000 ; 39 : 78-82
[11]"An EEG Biofeedback Protocol for Affective Disorders", Rosenfeld JP, Clin Electroencephalography 2000 ; 31 (1) : 7-12
[12]"Leitfaden f▲u▼r die EEG-Praxis", Ebe M, Homma I, Gustav Fischer, Stuttgart 1992, chapter 6.2.2
[13]"A Wavelet Tour of Signal Processing", Mallat S, Academic Press, San Diego 1999,
[14]"Bioelectricity", Reilly JP, Springer, New York 1998, chapter 11
[15]"Stationarity and nonstationarity in time series analysis", Manuca R, Savit R, Physica D 1996; 99 : 134-161
[16]"Leitfaden f▲u▼r die EEG-Praxis", Ebe M, Homma I, Gustav Fischer, Stuttgart 1992, chapter 3.6.1, and 3.6.2
[17]"Nonlinear Spatio-Temporal dynamics and Chaos in Semiconductors", Sch▲o▼ll E, Cambridge University Press, Cambridge 2001, Kapitel 7.3.4.
[18]"A derivation of a macroscopic field theory of the brain from the quasi-microscopic neural dynamics", Jirsa VK, Haken H, Physica D1997 ; 99 : 503-526
[19]"Approaches to verbal, visual and musical creativity by EEG coherence analysis", Petsche H, Int J Psychophysiol 1996 ; 24 : 145-159
[20]"Frontal midline theta rhythm and mental activity", Inanaga K, Psychiatry and Clin Neurosciences 1998 ; 52 : 555-566
[21]"Frontal midline theta rhythms reflect alternative activation of prefrontal cortex and anterior cingulate cortex in humans", Asada H, Fukuda Y, Tsunoda S, Yamaguchi M, Tonoike M, Neuroscience Letters 1999 ; 274 : 29-32
[22]"Imaging Brain Dynamics Using Independent Component Analysis", Jung TP, Makeig S, McKeown, Bell AJ, Lee TW, Sejnowski TJ, Proceedings of the IEEE July 2001 ; 89 (7) : 1107-1122
[23]"Desynchronizing double-pulse phase resetting and application to deep brain stimulation", Tass PA, Biol Cybern 85,2001 : 343-354
[24]"Mathematical aspects of Hodgkin-Huxley neural theory", Cronin J, Cambridge University Press, Cambridge 1987, chapters 2 and 3
[25]"Impacts of noise on a field theoretical model of the human brain", Frank TD, Daffertshofer A, Beek PJ, Haken H, Physica D 1999 ; 127 : 233-249
[26]"Coherence and stochastic resonance in a two-state system", Lindner B, Schimansky-Geier L, Physical Review E June 2000; 61 (6) : 6103-6110
[27]"Analysis of Observed Chaotic Data", Abarbanel HDI, Springer, New York 1996, Kapitel 3.3
[28]"lntroduction to Neural Dynamics and Signal Transmission Delay", Wu J, DeGruyter, Berlin 2001, chapter 3.4
[29]"Periodic Orbits : A New Language for Neuronal Dynamics", So P, Francis JT, Netoff TI, Gluckman BJ, Schiff SJ, Biophysical Journal 74, June 1998 : 2776-2785
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断面図で示す伝達物質Transmitter shown in cross section 下方から示す図1の伝達物質The transmitter of Figure 1 shown from below ヘルメット内の位置を反映するセンサーと伝達物質用のドリル孔の平面状投影Planar projection of a sensor and a drill hole for the transmitter reflecting the position in the helmet オーバーヘッドサスペンションと顎あての付いたヘルメットHelmet with overhead suspension and chin ヘルメット内の位置に基づいたセンサーと伝達物質用のドリル孔の別の平面状投影Another planar projection of sensor and transmitter drill holes based on position in helmet ヘッドユニット、中間ユニット、基礎ユニットの相互作用の概略図Schematic of the interaction of the head unit, intermediate unit, and base unit τの変動下でのBAI−モデル−モード(抽出)BAI-model-mode under τ variation (extraction) aの変動下でのBAI−モデル−モード(抽出)BAI-model-mode (extraction) under fluctuation of a bの変動下でのBAI−モデル−モード(抽出)BAI-model-mode (extraction) under fluctuation of b cの変動下でのBAI−モデル−モード(抽出)BAI-model-mode (extraction) under fluctuation of c dの変動下でのBAI−モデル−モード(抽出)BAI-model-mode (extraction) under fluctuation of d 2つの異なるモデル−モードIとIIの類似BAI−モデル−モード(標本)Two different models-similar BAI of mode I and II-model-mode (sample) 異なる強度のサイン形の外因性入力下IのBAI−モデル−モード(実例)BAI-model-mode of sine-shaped exogenous input with different intensities (example) 異なる強度のサイン形の外因性入力下IIのBAI−モデル−モード(実例)BAI-model-mode of sine-shaped exogenous input II of different strengths (example) 低強度の外因性エレメンタリー・ループ下IのBAI−モデル−モード(実例)BAI-model-mode (example) under low-strength extrinsic elementary loop I 低強度の外因性エレメンタリー・ループ下IIのBAI−モデル−モード(実例)BAI-Model-Mode (Exemplary) under low-intensity extrinsic elementary loop II 中強度の外因性エレメンタリー・ループ下IのBAI−モデル−モード(実例)BAI-Model-Mode (Exemplary) under medium-strength extrinsic elementary loop I 中強度の外因性エレメンタリー・ループ下IIのBAI−モデル−モード(実例)BAI-Model-Mode (Exemplary) of Medium Strength Exogenous Elementary Loop II 異なる内因性入力と1つの外因性入力下のシータ−BAI−モデル−モード(実例)Theta-BAI-Model-Mode (example) with different endogenous inputs and one exogenous input 方法全体のフローチャートOverall method flowchart 方法S2000のフローチャート(校正)Flow chart of method S2000 (calibration) 方法S21000のフローチャート(ローカル校正、第1パ−ト)Flowchart of method S21000 (local calibration, first part) 方法S21000のフローチャート(ローカル校正、第2パ−ト)Flowchart of method S21000 (local calibration, second part) 方法S2300のフローチャート(トランスローカル校正)Flowchart of method S2300 (trans-local calibration) 方法S3000のフローチャート(それぞれ脳活動の制御および/または調節)Flowchart of method S3000 (control and / or regulation of brain activity, respectively) ダイアグラム、1つのEEG−チャネルからのデータを示すDiagram showing data from one EEG-channel ダイアグラム、図26からのデータの部分の位相区間表現を示すDiagram showing the phase interval representation of the part of the data from FIG. ダイアグラム、Wilson−Cowanモデルでモデル化した多様な入力下の神経作用の位相区間表現を示すDiagram showing the phase interval representation of neural action under various inputs modeled by the Wilson-Cowan model ダイアグラム、Wilson−Cowanモデルでモデル化した異なる混合角下で同じ入力で神経作用の位相区間表現を示すDiagram showing a phase interval representation of neural action at the same input under different mixing angles modeled by the Wilson-Cowan model

Claims (54)

行動標的を達成するための脳活動の電磁修正方法であって、行動と脳活動指標の力学との間の対応を説明する行動モデルを使用し、脳活動を計量的に説明する脳活動モデルを使用し、脳活動指標とそれらの力学を得ることが可能であり、:
− 行動標的の達成に対応する特定の脳活動指標の力学を標的とする行動モデルによる決定、
− 脳モデル計算を含む、オープンまたはクローズド・ループ・コントロールの部分として標的力学を達成するための外因性電界および/または磁界の誘発、および電磁脳活動の測定、および脳活動指標の計算
を含む方法。
An electromagnetic correction method for brain activity to achieve a behavioral target, using a behavior model that explains the correspondence between behavior and the dynamics of brain activity indicators, and a brain activity model that quantitatively explains brain activity It is possible to use and get brain activity indicators and their dynamics:
-Decisions made by behavioral models that target the dynamics of specific brain activity indicators corresponding to the achievement of behavioral targets;
-Methods involving induction of extrinsic electric and / or magnetic fields to achieve target dynamics as part of open or closed loop control, including measurement of brain models, measurement of electromagnetic brain activity, and calculation of brain activity indicators .
一般的脳活動モデルを使用し、特定のユーザーに関する観察不可能性の決定により特定の脳活動モデルに校正され、脳活動への外因性電界および/または磁界の影響がこのユーザーに関して決定される請求項1に記載の方法。   A claim that uses a general brain activity model and is calibrated to a specific brain activity model by determining unobservability for a specific user, and the influence of the extrinsic electric field and / or magnetic field on the brain activity is determined for this user Item 2. The method according to Item 1. 脳活動指標として、脳活動を説明する電磁変数、またはそのような電磁変数に由来する変数が使用される請求項1または2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein an electromagnetic variable describing the brain activity or a variable derived from such an electromagnetic variable is used as the brain activity index. 電磁変数には、頭蓋外および/または頭蓋内で測定された電位および/または電流および/または磁界が含まれる請求項3記載の方法。   The method according to claim 3, wherein the electromagnetic variables include potential and / or current and / or magnetic field measured extracranial and / or intracranial. 脳活動指標には、フーリエ基底、またはウェーブレット基底、またはKarhunen−Loeve−基底における電磁変数の周波数および/または電磁変数の時系列の表現係数、および/または例えば定常性、モーメント、相関性等の確率指標、および/または安定性、リャプーノフ指数、リミット・サイクル、埋め込み空間の最小次元等を含む非線形指標が含まれる請求項3または4記載の方法。   The brain activity index includes the frequency of the electromagnetic variable in the Fourier base, the wavelet base, or the Karhunen-Loeve base, and / or the time series expression coefficient of the electromagnetic variable, and / or the probability such as stationarity, moment, correlation, etc. 5. A method according to claim 3 or 4, wherein the indices and / or non-linear indices including stability, Lyapunov exponent, limit cycle, minimum dimension of embedded space, etc. are included. 標的力学は、例えば、デーヴィッドソンモデル、Ishihara−Yoshiiモデル、または[9]に記載のカオス発作モデルの変型等の、行動モデルにより行動標的から計算される請求項1から5のうちの1つに記載の方法。   6. Target dynamics according to one of claims 1 to 5, wherein the target dynamics are calculated from the behavioral target by a behavioral model, such as, for example, a Davidson model, an Ishihara-Yoshii model, or a variant of the chaotic seizure model according to [9]. The method described. 観察不可能性は、特定のユーザーに関して校正される請求項2から6のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 2 to 6, wherein the unobservability is calibrated with respect to a particular user. 特定のユーザーの脳活動への外因性電界および/または磁界の影響が決定される請求項1から7のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 1 to 7, wherein the influence of an extrinsic electric field and / or magnetic field on the brain activity of a particular user is determined. 特定のユーザーの脳活動への外因性電界および/または磁界の影響の計算は、観察不可能性の決定を組み合わせる請求項2から8のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 2 to 8, wherein the calculation of the influence of the extrinsic electric field and / or magnetic field on the brain activity of a particular user is combined with the determination of unobservability. 校正の第一にBAI−モードへの事実上の脳活動指標の力学の分解(S2130)を含み、それらのBAI−モードは、脳活動モデルから計算された脳活動指標の力学に対応する請求項2から9のうちの1つに記載の方法。   The first calibration includes decomposing (S2130) de facto brain activity index dynamics into BAI-modes, the BAI-modes corresponding to the brain activity index dynamics calculated from the brain activity model. 10. The method according to one of 2-9. これらのモードに基づいて、パラメータと内因性入力のセット、および/または外因性入力が決定され、脳活動モデルに従う各モードの土台となる請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein based on these modes, a set of parameters and intrinsic inputs and / or extrinsic inputs are determined and are the basis for each mode according to a brain activity model. 試験シグナルは、計算され(S2160)、
試験シグナルは、ユーザーに適用される外因性電界および/または磁界であり、
結果としてユーザーの脳活動は測定され、
試験シグナルの適用中または後に測定された脳活動は以前の脳活動と共に評価され、
この評価の結果によってパラメータに加えて内因性入力さらに各モードへの試験シグナルの影響のセットが決定され、測定データと適合する
請求項1から11のうちの1つに記載の方法。
The test signal is calculated (S2160)
The test signal is an extrinsic electric field and / or magnetic field applied to the user,
As a result, the user's brain activity is measured,
Brain activity measured during or after application of the test signal is evaluated along with previous brain activity,
The method according to one of claims 1 to 11, wherein the result of this evaluation determines the set of influences of the test signal on each of the modes in addition to the parameters, and is compatible with the measurement data.
試験シグナルは、パラメータ、内因性入力および熟慮されているモードへの試験シグナルの影響のセットが独自に決定されるまで修正されると共に再適用され、それによってモードは校正される請求項12に記載の方法。   13. The test signal is modified and reapplied until the set of parameters, intrinsic inputs and test signal effects on the mode being considered is uniquely determined, whereby the mode is calibrated. the method of. 脳活動の校正は、モードの校正とモード間の相互作用の校正により実行され、前者また両者は外因性入力を考慮する請求項12から13のうちの1つに記載の方法。   14. The method according to one of claims 12 to 13, wherein the calibration of brain activity is performed by calibration of modes and interaction between modes, the former or both taking into account extrinsic inputs. 高速校正は、1試験シグナルまたは幾つかの試験シグナルの伝送後に測定データと適合するパラメータ、内因性入力、外因性入力のセットを選択する請求項1から14のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 1 to 14, wherein fast calibration selects a set of parameters, intrinsic inputs, extrinsic inputs that are compatible with the measurement data after transmission of one test signal or several test signals. 校正された脳活動モデルが使用され、どの制御変数の力学が脳活動指標の事実上の力学の標的力学への変換に適切か計算され、それによって制御変数は脳活動モデル内の外因性入力を示し、外因性磁界および/または電界に関連する請求項15に記載の方法。   A calibrated brain activity model is used to calculate which control variable mechanics are appropriate for the conversion of brain activity indicators to the actual mechanics of the target mechanics, so that the control variables are able to capture the extrinsic inputs in the brain activity model. 16. The method of claim 15, wherein the method is shown and related to an exogenous magnetic field and / or electric field. 制御変数の計算される力学は既知の効果と共にシグナルの適用により単純化される請求項16に記載の方法。   The method of claim 16, wherein the calculated mechanics of the control variable is simplified by application of a signal with known effects. 幾つかの検出範囲についてローカルモードが校正され、その相互作用は個別のローカルモードの連続的な修正により決定される(S2420、S2430、S2440、S2221)請求項2から17のうちの1つに記載の方法。   18. The local mode is calibrated for several detection ranges and the interaction is determined by successive modifications of the individual local modes (S2420, S2430, S2440, S2221). the method of. 加えて、磁界および/または電界感覚入力および/または生化学的活性剤が使用される請求項1から18のうちの1つに記載の方法。   19. A method according to one of claims 1 to 18, in addition, magnetic and / or electric field sensory inputs and / or biochemical activators are used. 適切な繰返し率により適用の期間を越えて脳活動が修正、または安定化する請求項1から19のうちの1つに記載の方法。   20. A method according to any one of the preceding claims, wherein brain activity is corrected or stabilized over the period of application with an appropriate repetition rate. 電磁脳活動の測定のために幾つかのセンサーが相互接続される請求項1から20のうちの1つに記載の方法。   21. A method according to one of the preceding claims, wherein several sensors are interconnected for the measurement of electromagnetic brain activity. 電磁界の誘発のために伝達物質が使用され、位置と方向は変更可能である請求項1から21のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 1 to 21, wherein a transmitter substance is used for the induction of the electromagnetic field and the position and direction can be changed. 電磁界の誘発のために幾つかの伝達物質が使用され、その幾つかが相互接続される請求項1から22のうちの1つに記載の方法。   23. A method according to claim 1, wherein several transmitters are used for electromagnetic field induction, some of which are interconnected. n−エレメント時系列の時空モードへの分解が実行される請求項10から23のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 10 to 23, wherein a decomposition of the n-element time series into a space-time mode is performed. 追撃方法により分解が実行される請求項10から24のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 10 to 24, wherein the disassembly is performed by a follow-up method. 脳モデルの転換した出力関数に関して分解が実行され、結果として各転換は脳活動に関与するニューロンと各センサー間のシグナルの変更を示す請求項10から25のうちの1つに記載の方法。   26. A method according to any one of claims 10 to 25, wherein a decomposition is performed on the transformed output function of the brain model, so that each transformation indicates a change in signal between neurons and each sensor involved in brain activity. 分解はメタ位相区間への埋め込み後に実行され、それによって定常成分と非定常成分が分離可能となる請求項10から26のうちの1つに記載の方法。   27. A method according to any one of claims 10 to 26, wherein the decomposition is performed after embedding in the metaphase interval so that the stationary and non-stationary components can be separated. 分解は異なる方法で実行されるが、結果として各方法に応じてモードのセットは重み付けられ、これらのモードだけがさらに使用され、総重量は特定の閾値を超える請求項10から27のうちの1つに記載の方法。   28. One of the claims 10 to 27, wherein the decomposition is performed in different ways, with the result that the set of modes is weighted according to each method, only these modes are further used and the total weight exceeds a certain threshold. The method described in one. 行動標的には、1つ以上の次の行動標的が含まれる請求項1から28のうちの1つに記載の方法:
知覚および/または知覚能力および/または知覚可能性の変更または維持、
行動および/または行動能力および/または行動可能性の変更または維持、
反応速度の変更または維持、
活性化および/または活性化能力の変更または維持、
動機および/または動機能力および/または動機可能性の変更または維持、
注意および/または注意能力の変更または維持、
記憶および/または記憶内容および/または記憶検索の変更または維持、
学習および/または学習能力および/または学習可能性の変更または維持、
意識の変更または維持、
感情および/または感情能力および/または感情可能性の変更または維持、
欲求および/または嫌悪の変更または維持、
認識および/または認識能力および/または認識可能性の変更または維持、
行動の配列の変更または維持、
行動の相関の変更または維持。
29. A method according to one of claims 1 to 28, wherein the behavioral targets include one or more subsequent behavioral targets:
Change or maintain perception and / or perception ability and / or perceptibility,
Change or maintain behavior and / or behavioral capabilities and / or behavioral potential,
Changing or maintaining the reaction rate,
Change or maintain activation and / or activation ability,
Change or maintain motivation and / or motive power and / or motive potential,
Change or maintain attention and / or attention ability;
Change or maintain memory and / or memory content and / or memory retrieval;
Change or maintain learning and / or learning ability and / or learnability,
Change or maintain consciousness,
Change or maintain emotions and / or emotional abilities and / or emotional potential,
Change or maintain desire and / or disgust,
Change or maintain recognition and / or recognition ability and / or recognition,
Changing or maintaining the sequence of actions,
Change or maintain behavioral correlation.
複数の必ずしも適合可能でない行動標的は、階層的に結合する請求項29に記載の方法。   30. The method of claim 29, wherein a plurality of not necessarily compatible behavioral targets are combined hierarchically. 発作の不発生の行動標的は、この階層で最優先を与えられる請求項30に記載の方法。   32. The method of claim 30, wherein seizure-free behavioral targets are given top priority in this hierarchy. 複数の重みが付けられた行動モデルは、並行して使用され、それによってこれらのそれぞれ制御または調節されたステップ(S3000)だけが実行され、これらの行動モデルの多数と適合可能である請求項1から31のうちの1つに記載の方法。   The plurality of weighted behavior models are used in parallel, whereby only their respective controlled or adjusted steps (S3000) are performed and are compatible with many of these behavior models. 32. The method according to one of claims 31 to 31. 個別のユーザーの行動修正/行動の維持の外部確認が実行される請求項1から32のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 1 to 32, wherein an external confirmation of individual user behavior modification / maintenance of behavior is performed. 複数の重みが付けられた脳活動モデルは、並行して使用され、それによってこれらのそれぞれ制御または調節されたステップ(S3000)だけが実行され、これらの行動モデルの多数と適合可能である請求項1から32のうちの1つに記載の方法。   A plurality of weighted brain activity models are used in parallel, whereby only these respective controlled or regulated steps (S3000) are performed and are compatible with many of these behavioral models. The method according to one of 1 to 32. 個別のセンサーに関する校正要求は、セットのセンサーに関する校正要求に取って代わる請求項2から34のうちの1つに記載の方法。   35. A method as claimed in any one of claims 2 to 34, wherein a calibration request for an individual sensor replaces a calibration request for a set of sensors. 電界磁界の誘発と測定が交互に実行される請求項1から35のうちの1つに記載の方法。   36. A method according to claim 1, wherein the induction and measurement of the electric field is carried out alternately. 電界磁界の誘発と測定が同時に実行される請求項1から35のうちの1つに記載の方法。   36. The method according to one of claims 1 to 35, wherein the induction and measurement of the electric field is carried out simultaneously. 試験シグナルは、線形あるいは非線形および/またはカオスおよび/または確率および/または非定常成分を有する請求項14から37のうちの1つに記載の方法。   38. The method according to one of claims 14 to 37, wherein the test signal has a linear or non-linear and / or chaos and / or probability and / or non-stationary component. ユーザーは、校正データに基づいて特定され、長時間安定している請求項17から38のうちの1つに記載の方法。   The method according to one of claims 17 to 38, wherein the user is identified based on the calibration data and is stable for a long time. 請求項17から39のうちの1つに記載の方法であり、センサーと伝達物質のグループについて校正ステップと修正ステップは連続してまたは並行して実行される。   40. A method as claimed in one of claims 17 to 39, wherein the calibration step and the correction step are carried out sequentially or in parallel for the sensor and transmitter group. 分岐点は制御され、結果として効果の中でも特に不活性なモードが活性化される請求項17から40のうちの1つに記載の方法。   41. A method according to one of claims 17 to 40, wherein the branch point is controlled, and as a result a particularly inactive mode of the effect is activated. 年齢と関連する活動減少の振幅増幅が実行される請求項18から41のうちの1つに記載の方法。   42. A method according to any one of claims 18 to 41, wherein an amplitude amplification of age-related activity reduction is performed. 方法は自動的に実行される請求項1から42のうちの1つに記載の方法。   43. A method according to one of claims 1 to 42, wherein the method is performed automatically. 所定の行動標的を達成するための装置であり、行動と脳活動指標の力学の間の対応を説明する行動モデルを使用し、そして脳活動を計量的に説明する脳活動モデルを使用するが、また特に請求項1から43のうちの1つに記載の方法の実行のために脳活動指標と前記指標の力学を得ることが可能であり、次から構成される。:
− 行動標的の達成に対応する特定の脳活動指標の力学をを標的とする行動モデルを決定、使用するための手段、
− 少なくとも1つの伝達物質で外因性電界および/または磁界を誘発する、またこれらをユーザーに適用するための手段、
− 少なくとも1つのセンサーで電磁脳活動を測定するための1つの測定装置、
− オープンまたはクローズド・ループ・コントロールの部分として標的力学を達成するために脳活動指標を計算するための手段。
A device for achieving a given behavioral target, using a behavioral model that explains the correspondence between behavior and the dynamics of brain activity indicators, and a brain activity model that quantitatively explains brain activity, In particular, it is possible to obtain a brain activity index and the dynamics of said index for the execution of the method according to one of claims 1 to 43, and consists of: :
-Means for determining and using behavioral models that target the dynamics of specific brain activity indicators corresponding to the achievement of behavioral targets;
-Means for inducing an extrinsic electric field and / or magnetic field with at least one transmitter and applying them to the user;
-One measuring device for measuring electromagnetic brain activity with at least one sensor;
-Means for calculating brain activity indicators to achieve target dynamics as part of open or closed loop control.
測定装置が、全体的にセンサーグリッドを構成する複数のセンサーを有することによって特徴付けられる請求項44に記載の装置。   45. The apparatus of claim 44, wherein the measuring device is characterized by having a plurality of sensors that generally constitute a sensor grid. 磁界を誘発するためのデバイスが、全体的に伝達物質グリッドを構成する複数の伝達物質を有することによって特徴付けられる請求項44または45に記載の装置。   46. An apparatus according to claim 44 or 45, wherein the device for inducing a magnetic field is characterized by having a plurality of transmission materials that generally constitute a transmission material grid. 請求項1から43の1つに記載の方法を実施するためのソフトウエアモジュールが格納される、少なくとも1台のコンピューターの計画によって特徴付けられる請求項44から46に記載の装置。   47. Apparatus according to claim 44 to 46, characterized by a plan of at least one computer in which a software module for performing the method according to one of claims 1 to 43 is stored. すべてのセンサーとすべての伝達物質のための静電シールドおよび/または磁気シールドの計画によって特徴付けられる請求項44から47に記載の装置。   48. Apparatus according to claims 44 to 47, characterized by an electrostatic and / or magnetic shielding scheme for all sensors and all transmitters. ユーザーが測定装置を持ち歩けるよう、測定装置が装置の他の部分から機械的に分離可能であることによって特徴付けられる請求項44から48に記載の装置。   49. A device according to claims 44 to 48, characterized in that the measuring device is mechanically separable from other parts of the device so that the user can carry the measuring device. センサーと伝達物質の位置が頭蓋外であることによって特徴付けられる請求項44から49に記載の装置。   50. Apparatus according to claims 44 to 49, characterized by the location of the sensor and transmitter substance outside the skull. センサーと伝達物質が、各ユーザーの頭蓋の形状に適合するヘルメット内側に局所化することによって特徴付けられる請求項44から50に記載の装置。   51. A device according to claim 44 to 50, characterized in that the sensor and the transmitter are localized inside the helmet that conforms to the shape of the skull of each user. 各センサーの近傍には伝達物質があり、各伝達物質の近傍にはセンサーがあるように、センサーグリッドと伝達物質グリッドが重ね合わされることによって特徴付けられる請求項44から51に記載の装置。   52. Apparatus according to claims 44 to 51, characterized by superposition of a sensor grid and a transmitter grid such that there is a transmitter in the vicinity of each sensor and a sensor in the vicinity of each transmitter. 別の伝達物質がそこへ適合できるように、伝達物質グリッドの伝達物質密度が局所的に変化し得るように、および/またはユーザーの頭蓋に関連して個別の伝達物質の角度が変更し得るように、伝達物質グリッドにフィッティングが計画されることによって特徴付けられる請求項44から52に記載の装置。   To allow another transmitter to adapt to it, so that the transmitter density of the transmitter grid can vary locally and / or to change the angle of the individual transmitter in relation to the user's skull 53. Apparatus according to claim 44 to 52, characterized in that the fitting is planned in the transmitter grid. 装置がセンサーと伝達物質から成る1ヘッドユニット、1中間ユニットと1基礎ユニットに分解可能であり、結果として中間ユニットは校正から独立しているステップを実行するコンピューターとソフトウエアモジュールから成る、また基礎ユニットは校正に依存しているステップを実行するコンピューターとソフトウエアモジュールから成ることによって特徴付けられる請求項44から53に記載の装置。   The device can be disassembled into one head unit, one intermediate unit and one basic unit consisting of sensors and transmitters, so that the intermediate unit consists of a computer and software module that performs steps independent of calibration, and a basic 54. Apparatus according to claims 44 to 53, characterized in that the unit consists of a computer and a software module performing the steps depending on the calibration.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010036025A (en) * 2008-07-11 2010-02-18 Tokyo Univ Of Science Method and apparatus for determining human action under uncertainty

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7153256B2 (en) 2003-03-07 2006-12-26 Neuronetics, Inc. Reducing discomfort caused by electrical stimulation
US8118722B2 (en) 2003-03-07 2012-02-21 Neuronetics, Inc. Reducing discomfort caused by electrical stimulation
US7601115B2 (en) 2004-05-24 2009-10-13 Neuronetics, Inc. Seizure therapy method and apparatus
US7857746B2 (en) 2004-10-29 2010-12-28 Nueronetics, Inc. System and method to reduce discomfort using nerve stimulation
US8600521B2 (en) * 2005-01-27 2013-12-03 Cyberonics, Inc. Implantable medical device having multiple electrode/sensor capability and stimulation based on sensed intrinsic activity
US8260426B2 (en) 2008-01-25 2012-09-04 Cyberonics, Inc. Method, apparatus and system for bipolar charge utilization during stimulation by an implantable medical device
US9314633B2 (en) 2008-01-25 2016-04-19 Cyberonics, Inc. Contingent cardio-protection for epilepsy patients
US7396326B2 (en) 2005-05-17 2008-07-08 Neuronetics, Inc. Ferrofluidic cooling and acoustical noise reduction in magnetic stimulators
US7711419B2 (en) 2005-07-13 2010-05-04 Cyberonics, Inc. Neurostimulator with reduced size
US7824324B2 (en) 2005-07-27 2010-11-02 Neuronetics, Inc. Magnetic core for medical procedures
US7532935B2 (en) 2005-07-29 2009-05-12 Cyberonics, Inc. Selective neurostimulation for treating mood disorders
US7996079B2 (en) 2006-01-24 2011-08-09 Cyberonics, Inc. Input response override for an implantable medical device
US7801601B2 (en) 2006-01-27 2010-09-21 Cyberonics, Inc. Controlling neuromodulation using stimulus modalities
AU2007233135B2 (en) 2006-03-29 2012-02-02 Catholic Healthcare West Synchronization of vagus nerve stimulation with the cardiac cycle of a patient
US7962220B2 (en) 2006-04-28 2011-06-14 Cyberonics, Inc. Compensation reduction in tissue stimulation therapy
DE102007003565B4 (en) 2007-01-24 2012-05-24 Forschungszentrum Jülich GmbH Device for reducing the synchronization of neuronal brain activity and suitable coil
US7974701B2 (en) 2007-04-27 2011-07-05 Cyberonics, Inc. Dosing limitation for an implantable medical device
US8204603B2 (en) 2008-04-25 2012-06-19 Cyberonics, Inc. Blocking exogenous action potentials by an implantable medical device
ES2334316B1 (en) 2008-08-13 2011-06-13 Starlab Barcelona, S.L. METHOD AND SYSTEM OF MULTISITIAN CRANIAL STIMULATION.
US8457747B2 (en) 2008-10-20 2013-06-04 Cyberonics, Inc. Neurostimulation with signal duration determined by a cardiac cycle
US20100191304A1 (en) 2009-01-23 2010-07-29 Scott Timothy L Implantable Medical Device for Providing Chronic Condition Therapy and Acute Condition Therapy Using Vagus Nerve Stimulation
EP2759315A1 (en) * 2013-01-25 2014-07-30 Universita'del Salento Brain Synchronisation using Magnetic Stimulation
JP6793299B2 (en) * 2015-08-26 2020-12-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Signal detection device and signal detection method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6230049B1 (en) * 1999-08-13 2001-05-08 Neuro Pace, Inc. Integrated system for EEG monitoring and electrical stimulation with a multiplicity of electrodes
US6144872A (en) * 1999-04-30 2000-11-07 Biomagnetic Technologies, Inc. Analyzing events in the thalamus by noninvasive measurements of the cortex of the brain
AU2001253040A1 (en) * 2000-03-30 2001-10-15 The General Hospital Corporation Method and apparatus for objectively measuring pain, pain treatment and other related techniques
LU90582B1 (en) * 2000-05-16 2001-11-19 Europ Economic Community System for identifying brain activity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010036025A (en) * 2008-07-11 2010-02-18 Tokyo Univ Of Science Method and apparatus for determining human action under uncertainty

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