JP2023541826A - 音楽及び同期律動刺激を介した神経刺激の方法及びシステム - Google Patents

Abstract

認知機能障害を治療するためのシステム及び方法が開示される。システムは、音源と、光源と、入力装置と、刺激プロファイルを取り出す、又は選択する神経刺激システムとを含むことができる。刺激プロファイルは、再生のための１つ以上の楽曲と、可変パラメータを有する１つ以上の律動刺激パターンと、音楽に合わせて調整することができる時変信号特性とを含むことができる。システムは、音楽の分析に基づいて律動刺激の信号特性を選択し、被験者の生理状態を測定し、更に神経応答に基づいて律動刺激を調整することができる。神経刺激システムは、選択された楽曲を再生して音を耳に向けるか、又はマイクロフォンによって検出された周囲の楽音に応答し、可変パラメータの値及び律動パターンの特性を設定し、出力信号を構築し、出力信号を提供することができる。【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本発明は、２０２０年９月８日に出願された米国仮特許出願第６３／０７５，５１６号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

（発明の分野）
本発明は、一般に、神経刺激の方法及びシステムに関する。特に、本開示の方法及びシステムは、被験者の脳において同期振動を誘発するために、音楽刺激信号及び視覚刺激信号を含む刺激信号を提供することができる。

神経振動は、ヒト及び動物において生じ、中枢神経系における律動性又は反復性の神経活動を含む。神経組織は、個々のニューロン内のメカニズムによって、又はニューロン間の相互作用によって振動性活動を生成することができる。振動は、膜電位の周期的変動又は活動電位の律動パターンのいずれかとして現れ得、シナプス後ニューロンの振動的活性化をもたらす可能性がある。ニューロン群の同期化された活動は、巨視的振動を生じさせることができ、これは、脳波記録法（ＥＥＧ）、皮質脳波記録法（ＥＣｏＧ）としても知られる頭蓋内ＥＥＧ（ｉＥＥＧ）、及び脳磁気図検査（ＭＥＧ）などの技法を使用して脳内の電場又は磁場を感知することによって観察することができる。

神経振動は、それらの周波数、振幅、及び位相によって特徴付けることができる。これらの信号特性は、時間－周波数分析を使用して神経記録から観察することができる。例えば、ＥＥＧは、ニューロン群間の振動性活動を測定することができ、測定された振動性活動は、以下のように周波数帯域に分類することができる。デルタ活動は、０．５～４Ｈｚの周波数帯域に対応し、シータ活動は、４～８Ｈｚの周波数帯域に対応し、アルファ活動は、８～１３Ｈｚの周波数帯域に対応し、ベータ活動は１３～３０Ｈｚの周波数帯域に対応し、ガンマ活動は３０Ｈｚ以上の周波数帯域に対応する。

異なる周波数帯域の神経振動は、知覚、活動、注意、報酬、学習、及び記憶などの認知状態又は認知機能に関連付けることができる。認知状態又は認知機能に基づいて、１つ以上の周波数帯域における神経振動が関与する可能性がある。更に、１つ以上の周波数帯域における神経振動は、１つ以上の認知状態又は機能に対して有益な効果又は有害な結果を有し得る。

神経同調は、特定の周波数又は周波数の組み合わせの外部刺激が脳によって知覚され、脳内の神経活動をトリガし、その結果、ニューロンが外部刺激の特定の周波数に関連する周波数で振動するときに生じる。したがって、神経同調は、外部刺激の特定の周波数に対応する周波数で神経振動が生じるように、外部刺激を使用して脳内の神経振動を同期させることを指すことができる。神経同調はまた、外部刺激の高調波、低調波、整数比、及び特定の周波数の組み合わせに対応する周波数で神経振動が生じるように、外部刺激を使用して脳内の神経振動を同期させることを指すことができる。一連の外部刺激周波数に応じて観察することができる特定の神経振動周波数は、神経振動及び神経同調のモデルによって予測される。

学習及び記憶などの認知機能には、海馬、皮質及び皮質下連合野、感覚領域、並びに前頭前皮質を含む、皮質下及び皮質脳領域にわたって分布した協調活動が関与している。異なる脳領域にわたって、行動に関連する情報は、活動の複数の周波数を反映する神経振動のパワー及び神経振動間の同期の過渡的な増加を通して、符号化され、維持され、取り出される。

特に、シータ周波数帯域及びガンマ周波数帯域における振動性神経活動は、短期記憶、作業記憶、及び長期記憶の間の符号化、維持、及び取り出し処理に関連付けられる。誘発されたガンマ活動は、作業記憶に関与しており、作業記憶維持の間に生じる頭皮記録ガンマ帯域活動及び頭蓋内ガンマ帯域活動の増加を伴う。ガンマ活動のパワーの増加は、作業メモリに維持される項目の数を動的に追跡する。皮質脳波記録法（ＥＣｏＧ）を使用して、ある研究では、参加者が作業記憶における文字又は顔のシーケンスを維持したので、ガンマパワーの向上が海馬及び内側側頭葉における作業記憶負荷を追跡したことが見出された。最後に、他の証拠は、海馬ガンマ活動がエピソード記憶を助け、別個のサブガンマ周波数帯域が符号化及び取り出し段階に対応することを示している。

シータ振動（４～８Ｈｚ）は、作業記憶処理及びエピソード記憶処理に関連付けられている。頭蓋内ＥＥＧ（ｉＥＥＧ）記録は、作業記憶の間、シータ振動が、符号化、維持、及び取り出し段階にわたってゲートオン及びゲートオフする（すなわち、振幅が急速に低下する前に振幅が増加及び持続する）ことを実証する。他の研究は、作業記憶維持の間の頭皮記録シータ活動の増加を観察した。最近のシステマティックレビューは、前頭正中線電極から出現する頭皮記録シータ活動が、言語作業記憶維持の最もロバストな神経相関であると結論付けた。更に、前頭正中線シータ活動は、作業記憶負荷を追跡し、作業記憶に維持される項目の数の関数としてパワーを増加及び持続させる。

従来技術の研究は、ガンマ周波数の聴覚－視覚刺激が、認知症又はアルツハイマー病（ＡＤ）関連バイオマーカー及び病態生理を改善することができ、疾患進行の初期段階の間に投与される場合、神経保護を提供することができることを見出している。

しかしながら、ガンマ周波数での聴覚刺激は、ヒトの聴取者にとって粗雑で不快なものとして知覚される。ＭａｌｃｈａｎｏとＷｉｌｌｉａｍｓによる従来技術の研究では、「オーケストレーションポリシー」が治療セッション内の刺激のモダリティ間で切り替える間に、被験者の生理状態及び注意状態が監視される。この研究は、ガンマ周波数聴覚刺激が患者の忍容性が低い可能性があり、臨床的利益をもたらすために必要とされる長期間にわたって投与することが問題となる可能性があることを見出した。

ガンマ周波数での聴覚刺激の粗雑で不快な性質に対処するために、従来技術の解決策は、音楽信号内にガンマ周波数聴覚刺激を埋め込むことを企図しており、これは、スプーン１杯の砂糖が薬を飲みやすくする可能性があるのと同様の理由である。このアプローチにはいくつかの問題がある。第１に、ほとんどの音楽はガンマ範囲内で変化する低音周波数を含み、低音周波数は調和知覚に対する最も重要な手がかりである。したがって、既存の音楽と調和するように追加のガンマ周波数音を組み込むことは困難又は不可能な可能性がある。換言すれば、このアプローチは嫌悪聴覚ガンマ刺激をカバーしない。これは単に音楽の音を悪くする。

音楽信号内にガンマ周波数聴覚刺激を埋め込むことに関する更に別の問題は、音楽に対する脳の自然な応答がすでにガンマ周波数応答を含むことである。音楽に対する自然な神経ガンマ周波数応答は、治療刺激を無効にするように、追加の聴覚ガンマ刺激に干渉し得る。更に、従来技術のシステムは、１つの特定の周波数のみを刺激する。そのような刺激の共通な結果は、神経適応であり、これは、経時的な神経応答の低減をもたらす。

Ｃｏｇｎｉｔｏ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．に譲渡された米国特許第１０，２９３，１７７号、第１０，２７９，１９２号、及び第１０，３０７，６１１号のすべては、このタイプの従来技術のガンマ周波数聴覚刺激の例である。そこに開示された技術は、特定のガンマ周波数で聴覚刺激パルスに加えて音楽音声信号を再生する方法を含む。しかしながら、上述したように、既存の音声信号へのガンマ周波数音声刺激の純粋に重ねることは、治療に対する患者の忍容性を低下させ、治療の有効性を低下させる。

これら及び他の従来技術の問題を解決するために、好ましい実施形態では、本開示のシステム及び方法は、音楽による聴覚刺激と同時に提示される律動光刺激による神経刺激に関する。音楽及び光刺激の組み合わせは、神経振動効果又は刺激を誘発することができる。組み合わされた刺激は、認知状態又は認知機能に対する有害な結果を緩和又は予防しながら、１つ以上の認知状態、認知機能、免疫系又は炎症に有益な効果を提供するために、神経振動の周波数を調整、制御、又は他の方法で影響を与えることができる。例えば、本技術のシステム及び方法は、アルツハイマー病を治療、予防、保護、又は他の方法で影響を与えることができる。

図面は以下の通りである。

本発明の好ましい実施形態において、特定の基礎となる音楽刺激、及び各周波数帯域に存在する周波数の範囲に関する、本発明の１つの例示的な実施形態においてＯＳＭによって選択された周波数の内訳を提供する。 左側に、被験者が２つの異なるテンポの律動聴覚刺激を聴取している間に記録されたヒト聴覚皮質のＭＥＧ記録を示し、右側に、この応答を示した脳領域の一部のハイライトを示す。 本発明の一実施形態における本発明のシステムの様々な構成要素／モジュールを示す概略図である。 本発明の一実施形態における、結果として生じる脳刺激と結合された本発明の構成要素の高レベルの相互運用性を示す概略図である。 本発明の一実施形態における、１つの歌によって提供される刺激を示す。パネルＡは、音楽の聴覚律動性周波数（すなわち、開始スペクトル）を聴覚４０Ｈｚパルス列の周波数と比較している。パネルＢは、本発明によって刺激された視覚周波数を視覚４０Ｈｚパルス列の周波数と比較している。 本発明の一実施形態における、第２の歌によって提供される刺激を示す。パネルＡは、音楽の聴覚律動性周波数（すなわち、開始スペクトル）を聴覚４０Ｈｚパルス列の周波数と比較している。パネルＢは、本発明によって刺激された視覚周波数を視覚４０Ｈｚパルス列の周波数と比較している。 本発明の一実施形態における、視覚刺激を送達するための装置の図である。

本発明者らは、音楽が複数の周波数範囲で神経活動を同調させ、駆動し、したがって、音楽刺激自体が、学習、記憶、及び認知に関与する振動性神経活動を同調させ、駆動することができることを発見した。好ましい実施形態では、本発明は、アルツハイマー病及び認知症を治療、予防、保護、又は他の方法でそれらに影響を与えるシステム及び方法において、音楽を唯一の聴覚刺激として提供することによって、音楽に対する脳の自然なデルタ周波数応答、シータ周波数応答、及びガンマ周波数応答に依拠する。本発明の好ましい実施形態では、音声刺激は、治療効果向上のために、音声刺激に対する脳の応答のデルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及び／又はガンマ周波数帯域と同期するように同調シミュレータによって調律される、デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及び／又はガンマ周波数帯域における視覚刺激と結合される。本発明の他の実施形態では、アルツハイマー病、認知症、及び／又はパーキンソン病などの他の病気を治療、予防、及び／又は保護するために、追加の周波数及び周波数帯域を刺激の対象とすることができる。

本発明者らは、音楽的律動が、よく構造化された周波数の組み合わせに組織化されることを観察した。例えば、音楽的律動は、デルタ周波数範囲及びシータ周波数範囲で脳を直接刺激することによって、これらの周波数範囲で神経活動を同調させる。基本ビートの周波数は、典型的には、デルタ周波数帯域における神経活動に対応する。ビートの細区分は、典型的には、シータ周波数帯域における神経活動に対応する。また、音楽的律動は構造化された周波数の組み合わせを含むので、音楽的律動は、律動に明示的に存在しないデルタ周波数及びシータ周波数で活動を駆動することができることも分かっている。脳活動において観察される周波数は、高調波、低調波、整数比、及び音楽的律動に存在する周波数の組み合わせを含むことができ、神経振動及び神経同調のシミュレーションによって予測される。

本発明者らはまた、音楽的律動が、デルタ活動及びシータ活動の同調とは異なる方法で脳内のガンマ神経活動を駆動し得ることを観察した。内因性ガンマ神経振動の振幅は、振幅ピークが音楽事象と同期するように変調される（図２参照）。ガンマ神経活動の振幅変調は、より低い周波数（例えば、デルタ及びシータ）神経活動への位相－振幅結合を反映する。位相振幅結合（ＰＡＣ）は、１つの周波数帯域における振動の振幅と別の周波数帯域における振動の位相との間の統計的依存性として定義される。例えば、シータ－ガンマ位相－振幅結合において、ガンマ振幅のピークは、同調されたシータ活動の特定の位相に対応する。したがって、ガンマ活動は、同調されたシータ活動及びデルタ活動によって駆動される。

本発明のシステム及び対応する方法は、音楽の享受を干渉しないように、音楽に対する脳の自然なデルタ応答、シータ応答、及びガンマ応答を活性化することによって機能する。享受は、患者の忍容性及びプロトコルの完了にとって重要であるため、本発明は、ガンマ周波数帯域の追加された音波の耳障りな音及び不快な音を含めることによって、治療に対する患者のコンプライアンスを低下させる従来技術の方法の欠点を克服する。

好ましい実施形態では、本発明はまた、音楽の享受において重要である周波数を（従来技術の場合のように競合するのとは対照的に）向上するために、デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及び／又はガンマ周波数帯域における視覚刺激を使用する。本発明者らは、本発明のこの追加の態様が、ガンマ帯域における視覚刺激がガンマ帯域における聴覚刺激よりも嫌悪性が低いので、本発明の方法の有効性を向上すると考える。いくつかの実施形態では、ガンマ刺激をデルタ刺激及びシータ刺激と組み合わせて、音楽的律動に対する脳の自然な応答を模倣する視覚刺激を生成することができる。本発明のシステム及び方法では、ガンマ刺激は、聴覚処理を模倣するために、シータ周波数振動及び／又はデルタ周波数振動への位相振幅結合を通して振幅変調され（図１参照）、神経刺激の有効性及び程度を増加させることができる。更に、特定の刺激周波数は、音楽刺激によって決定され、したがって、本発明によって提供される刺激周波数は、刺激セッション内で変化し、神経適応の可能性を低下させ、したがって、刺激有効性を増加させる。したがって、これらの実施形態では、本発明は、音楽聴取をデルタ周波数視覚刺激、シータ周波数視覚刺激、及び／又はガンマ周波数視覚刺激と組み合わせて、患者にとって魅力的で効果的な視聴覚刺激を生成する。

他の実施形態では、上述したように、音声刺激又は視覚刺激の両方を介して、追加の周波数帯域を使用してもよい。

好ましい実施形態では、本発明の解決策は、音楽に対する脳の自然な振動応答と、同じ周波数帯域内の追加された振動聴覚刺激との間に神経干渉を生成しない方法で、音楽に対する脳の自然なデルタ応答、シータ応答、及びガンマ応答を増幅する改善された一連の刺激を出力する。具体的には、ある実施形態では、本発明のシステム及び方法は、神経同調のシミュレーションを使用して、音楽に対する脳の自然なデルタ応答、シータ応答、及びガンマ応答の周波数を決定する。次いで、本発明のシステムは、視覚刺激において同じデルタ周波数、シータ周波数、及び／又はガンマ周波数を送達することによって、音楽に対する自然な応答を強化及び増幅する。シミュレーションは、脳の聴覚応答を忠実に模倣し、効果を増幅するために、デルタ－シータ－ガンマ位相－振幅結合を含むことができる。したがって、視覚刺激は、（従来技術の方法のように）音楽に対する脳の自然な振動応答を干渉又は打ち消すのではなく、それらを増幅する。

本発明のシステム及び方法は、音楽刺激と同時に提示される律動光刺激を介して神経刺激を誘発する刺激を出力することに関する。音楽と律動性光パルスとの本発明の組み合わせは、脳波効果又は刺激を誘発することができる。組み合わされた刺激は、神経振動の周波数を調整、制御、又は他の方法で影響を与えて、１つ以上の認知状態、認知機能、免疫系又は炎症（又は他の状態）に有益な効果を提供することができ、認知状態又は認知機能に対する有害な結果を緩和又は予防し、享受、治療忍容性、及び治療プロトコルの完了を最大化することができる。例えば、本技術のシステム及び方法は、アルツハイマー病を治療、予防、保護、又は他の方法でそれに影響を与えることができる。

患者において観察される神経振動の周波数は、音楽的律動及び律動性光パルスの周波数によって影響を与えられ得るか、又はそれらに対応し得る。したがって、本発明のシステム及び方法は、音楽的律動の分析によって決定された周波数で放出される音楽的律動及び光パルスなどのマルチモーダル刺激を出力することによって神経同調を誘発することができる。この組み合わされたマルチモーダル刺激は、音楽的律動によって同調及び駆動される１つ以上の周波数に基づいてニューロン群間で電気活動を同期させることができる。神経同調は、脳全体にわたるニューロンの集合体における同期電気活動によって生成される振動の総周波数に基づいて観察することができる。

他の実施形態では、システムからの追加の出力はまた、触知、振動、熱及び／又は電気経皮刺激を生成するための１つ以上の刺激装置を含んでもよい。そのような刺激装置は、モバイル装置、スマートウォッチ、手袋、又は振動し得る他の装置を含んでもよい。他の実施形態では、出力装置は、経頭蓋刺激を送達するために、電磁石又は電極のアレイなどの電磁場又は電流を生成するための刺激装置を含んでもよい。

本発明の方法を達成するために、本発明によるシステムは、聴覚入力を受信し、音響信号をフィルタリングし、音響事象（例えば、音符又はドラム打撃）の開始を検出し、結果として生じる信号のゲインを調整する手段を備える聴覚分析システム（ＡＡＳ）を含む。実施形態では、ＡＡＳの主な機能は、マルチチャネル律動入力（例えば、音符の開始点）を提供するために聴覚刺激を前処理することである。本発明のいくつかの実施形態では、聴覚入力は、歌及び／又は他の楽曲のライブラリへのアクセスを有する内蔵音声再生システムなど、システムによって提供される。そのような実施形態では、システムは、ユーザが再生のためにライブラリから選択を行うことを可能にするために、ユーザ（例えば、患者又は療法士）にアクセス可能なグラフィカルディスプレイ及び入力手段を更に備えてもよい。他の実施形態では、内蔵音声再生システムに加えて、又はその代替として、本発明のシステムは、システムが、パーソナル音楽再生装置（例えば、ｉＰｏｄ（登録商標）、ＭＰ３プレーヤ、スマートフォンなど）などの二次再生システムから入力を受信することを可能にするために、補助音声入力を備える。更に他の実施形態では、上記聴覚入力手段に加えて、又はその代替として、システムは、システムが、ユーザの家庭用ステレオシステムなどの二次スピーカから放送されるライブ音楽演奏又は音楽などの周囲音から聴覚入力を受信することを可能にする、マイクロフォン又は同様の手段を備える。上記聴覚入力手段のうちの１つ以上を容易にするために、いくつかの実施形態では、ＡＡＳは、選曲などの様々なユーザ嗜好に加えて、識別情報（例えば、名前又は患者ＩＤ番号）、以前の治療からの記憶情報、及び／又は音声ファイルのライブラリなどの１人以上のユーザ又は患者に関するデータを記憶する非一時的及び／又はランダムアクセスメモリにアクセスするプロセッサ又はインターネット対応ソフトウェアアプリケーションを備えるプロファイルマネージャとインターフェースをとる。

音声信号が、内蔵再生システム又はＭＰ３プレーヤなどの補助入力を介してシステムによって受信される実施形態では、システムは、聴取者が音声信号をリアルタイムで聴取することを可能にするために、ヘッドフォン又は一体型スピーカを更に備えてもよい。

上述したように、ＡＡＳは、信号をフィルタリングし、音響事象の開始を検出し、結果として生じる信号のゲインを調整するために、それぞれ、フィルタリングモジュールと、開始検出モジュールと、任意選択のゲイン制御モジュールとを更に備える。

いくつかの好ましい実施形態では、本発明のシステムは、受信された１つ以上の音声信号を受信して処理し、ヒトの脳における処理をシミュレートし、振動信号を示唆して出力するために、受信された１つ以上の音声信号を向上し、それによって本発明の治療の治療効果を向上する、同調シミュレータ（ＥＳ）を利用する。いくつかの実施形態では、ＡＡＳは、ＥＳに動作可能に接続され、開始信号の形態でＥＳにデータを提供する。いくつかの実施形態では、ＥＳはまた、例えば、以前の治療からの患者データを呼び出すために、プロファイルマネージャとインターフェースをとる。いくつかの実施形態では、ＥＳの主な機能は、同調された神経振動をシミュレートして、音楽に対するヒトの神経応答の周波数、位相、及び振幅を予測することである。

また、いくつかの好ましい実施形態では、本発明のシステムは、振動選択モジュール（ＯＳＭ）を含む。実施形態では、ＯＳＭは、ＥＳから入力を受信し、視覚刺激のために、周波数、振幅、及び位相として１つ以上の選択された振動状態を出力する。

集合的に、上述の構成要素は、本発明のシステムが、好ましい実施形態において、（１）上述の音声信号を受信するための１つ以上の手段を通して聴覚入力を受信し、（２）多周波数人工ニューラル発振器ネットワークを含んでもよい１つ以上の同調シミュレータを使用して、前処理された聴覚信号への神経同調をシミュレートし、（３）位相－振幅又は位相－位相結合を使用してネットワーク内の振動を結合し、（４）適応学習アルゴリズムを使用して、結合パラメータ及び／又は固有パラメータを調整し、及び／又は（５）以下に説明される脳律動刺激装置を介して、視覚刺激として表示するために、１つ以上の周波数帯域における最も顕著な振動を選択すること、を可能にする。

上述のように、いくつかの実施形態では、ＥＳは、神経同調をシミュレートするように設計された１つ以上の振動ニューラルネットワークを含む。実施形態では、人工振動ニューラルネットワークは、前処理された聴覚刺激（音楽）を受信し、シミュレートされた神経振動を同調させて、音楽に対するヒトの神経応答の周波数、位相、及び相対振幅を予測する。次いで、ＯＳＭは、視覚刺激のために、１つ以上の所定の周波数範囲（好ましい実施形態では、デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及びガンマ周波数帯域）内の最も顕著な振動を選択する。脳律動刺激装置（後述）を介して、シミュレートされた神経振動を使用して、以下に説明するように、ＬＥＤライトリングなどの装置を介して、選択された周波数範囲の視覚刺激を音楽の律動に同期させる。

いくつかの実施形態では、ＥＳは、ディープニューラルネットワーク、発振器ネットワーク、一連の数式、アルゴリズム、又は任意の他の十分な手段を含むが、それらに限定されない、振動ニューラルネットワークを模倣する任意の他の手段を備えてもよい。これらの目的のために、十分であるとは、シミュレータが、任意の所与の音楽刺激によって同調及び駆動される典型的なヒトの脳における振動の周波数、位相、及び相対振幅を正確に予測できるべきであることを意味する。少なくともデルタ（１～４Ｈｚ）、シータ（４～８Ｈｚ）及び、より低いガンマ（３０～５０Ｈｚ）周波数帯域における応答を正確に予測することが可能であるべきである。

いくつかの実施形態では、本発明によるＯＳＭは、（例えば、２００５年５月１８日に最初に公開され、その内容はその全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｌａｋａｔｏｓら、Ａｎ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｙ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｎｅｕｒｏｎａｌ Ｅｘｃｉｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｓｔｉｍｕｌｕｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ａｕｄｉｔｏｒｙ Ｃｏｒｔｅｘ、Ｊ Ｎｅｕｒｏｐｈｙｓｉｏｌ ９４：１９０４－１９１１、２００５に記載されているように）視覚ガンマ周波数刺激を、位相振幅結合を介して音楽のビート及び律動構造に結合する。好ましい実施形態では、ＯＳＭは、ユーザへの視覚刺激のためにデルタ範囲内、シータ範囲内、及びガンマ範囲内の可変の音楽ベースの周波数を選択し、この刺激は、以下で説明するように、脳律動刺激装置（ＢＲＳ）によって生成される。図１は、基礎となる音楽、及び存在する周波数の範囲に関する、１つの例示的な実施形態においてＯＳＭによって選択された４つの周波数の内訳を示す。いくつかの実施形態では、ＯＳＭは、デルタ周波数範囲内、シータ周波数範囲内、及び、より低いガンマ（３０～５０Ｈｚ）周波数範囲内の１つ以上の調和的に関連する周波数を選択する。いくつかの実施形態では、ガンマ振幅は、シータ周波数によって変調され、シータ－ガンマ位相－振幅結合をシミュレートする。また、いくつかの実施形態では、シータ振幅は、１つ以上のデルタ周波数によって変調され、デルタ－シータ位相振幅結合をシミュレートする。集合的に、上記は、それによって聴覚皮質におけるデルタ－シータ－ガンマ振動階層をシミュレートする。

引き続き図１を参照すると、本発明の一態様によるガンマ周波数帯域、シータ周波数帯域、及びデルタ周波数帯域において本発明のシステムによって生成される視覚刺激周波数のための例示的なプロトコルが示されている。パネルＡは、４ビート時間間隔にわたる音楽刺激の時間領域波形と、前処理中に計算された開始点とを示す。パネルＢは、ＯＳＭによって提供される輝度のデルタ－シータ－ガンマ結合変化を示し、パネルＣは、各周波数帯域における同じ変化を示す。比較すると、図２は、被験者が異なるテンポを有する２つの律動を聴取している間に記録されたヒト聴覚皮質のＭＥＧ記録を示す。図２のパネルＡは、３９０ｍｓ（２．６Ｈｚ）毎に提示される律動刺激に関連する信号パワー変化の時間－周波数マップであり、ガンマ周波数帯域における信号増加及び低下の周期的パターンを示す。パネルＢは、５８５ｍｓ（１．７Ｈｚ）毎に提示される律動刺激に関する同じ測定を示す。聴覚皮質において、ガンマはデルタ及びシータによって振幅変調され、このパターンは本発明の装置によってシミュレートされる。図１のパネルＤは、周波数領域において本発明の装置によって生成された刺激を示す。集合的に、これらの図は、ガンマ振動が、主周波数の周りの周波数範囲において、本発明の装置によって提供される出力によって効果的に刺激されることを示す。これらの追加の周波数は側波帯と呼ばれ、それらはシータ周波数及びデルタ周波数からの本発明の装置及び方法の振幅変調によって引き起こされる。更に、本発明の装置によって再生される各歌は、デルタ範囲内、シータ範囲内、及びガンマ範囲内の周波数の異なる選択をもたらす。したがって、本発明の装置によっていくつかの歌を再生する間に、本発明の装置によって提供される出力は、多くのガンマ周波数を刺激する。対照的に、従来技術の装置は、単一のガンマ周波数のみを刺激する。

したがって、装置は、デルタ周波数帯域及びシータ周波数帯域において提供される刺激の位相によって、ガンマ周波数帯域において提供される刺激の振幅変調をシミュレートし、これは、脳の自然なガンマ－デルタ－シータ位相－振幅結合応答を模倣し、それによって、治療の忍容性及び有効性の両方を向上させる。上述したように、図１のパネルＤは、ガンマ振動が主周波数の周りの周波数（側波帯）の範囲において効果的に刺激されることを示す。これらの側波帯は、本発明のシステムによって提供されるシータ周波数及びデルタ周波数からの振幅変調によって引き起こされる。

更に、システムによって再生される各楽曲は、デルタ範囲内、シータ範囲内、及びガンマ範囲内の周波数の異なる選択をもたらす。したがって、１つのセッションの間に、異なるガンマ周波数が刺激される。対照的に、従来技術のシステムは、１つの周波数のみを刺激し、共通の結果は、神経適応であり、神経応答の低減をもたらす。本システムの好ましい実施形態では、周波数を変化させることは、神経適応を回避し、ロバストな神経応答を促進する。

したがって、実施形態では、ユーザへの出力のために選択される律動視覚刺激（後述）は、デルタ周波数、シータ周波数、及び／又はガンマ周波数、並びに音楽的律動に対する自然に生じる振動応答を向上するためにシータ－ガンマ及び／又はデルタ－ガンマ位相振幅結合を含む。脳内の感覚皮質（例えば、一次視覚野及び一次聴覚皮質）は、海馬、並びに内側前頭前皮質及び外側前頭前皮質などの学習及び記憶に重要な領域に機能的に接続されている。したがって、デルタ周波数視覚刺激、シータ周波数視覚刺激、及びガンマ周波数視覚刺激を含む複雑な律動視覚刺激を音楽的律動に結合することは、脳内のシータ、ガンマ、及びシータガンマ結合を駆動し、学習、記憶、及び認知に関与する神経回路を活性化することができる。これにより、音楽に関与する学習及び記憶回路を駆動することができる。いくつかの実施形態では、システムは、聴覚刺激としてユーザ自身の個別化された音楽嗜好を選択するようにユーザを促す手段を組み込み、これは、認知症及び認知低下の初期段階の患者において聴覚及び報酬システムを刺激することによって、所与のシステムの有効性を最大化することができる。

例示的な従来技術の装置と比較した、本発明によって提供される聴覚刺激と視覚刺激との間の比較を、図５及び図６に示す。両方の図は、本発明及び従来技術の装置の両方によって提供される音声刺激及び視覚刺激の多様な周波数を示す。図５及び図６は各々、異なる歌によって提供される刺激を示す。図から分かるように、従来技術の装置は、単一の周波数で音声刺激及び視覚刺激の両方を提供し、これは、本発明の装置が音声刺激及び視覚刺激の両方を提供する広範囲の周波数と容易に対比することができる。

好ましい実施形態では、律動視覚刺激は、本発明のシステム内のＥＳ及び任意選択のＯＳＭに動作可能に接続された脳律動刺激装置（ＢＲＳ）を介してユーザに出力される。ＢＲＳは、パターンバッファ、生成モジュール、調整モジュール、及びフィルタリング構成要素を含むことができ、律動光刺激を表示する手段を備える出力装置に動作可能に接続されてもよい。出力装置は、ＬＥＤライト、コンピュータモニタ、ＴＶモニタ、ゴーグル、仮想現実ヘッドセット、拡張現実グラス、スマートグラス、又は他の適切な刺激出力装置を含んでもよい。いくつかの実施形態では、出力装置は、ウェアラブル装置、スマートウォッチ、又はモバイル装置などにおいて、触知、振動、熱、及び／又は電気経皮刺激を生成するための刺激装置であってもよい。いくつかの実施形態では、出力装置は、経頭蓋刺激を送達するために、電磁石又は電極のアレイなどの電磁場又は電流を生成するための刺激装置を含んでもよい。ＢＲＳはまた、上述のように、１人以上のユーザ又は患者に関するデータを記憶する非一時的及び／又はランダムアクセスメモリにアクセスするプロセッサ又はインターネット対応ソフトウェアアプリケーションを備える、プロファイルマネージャとインターフェースをとることができる。したがって、いくつかの好ましい実施形態では、プロファイルマネージャによって記憶される情報はまた、ユーザ／患者によって好ましい、パターン、波形、又は色などの刺激の他のパラメータの以前にキャプチャされた、又はユーザによって選択された嗜好を含んでもよい。

集合的に、これらの構成要素は、ＢＲＳが、（１）プロファイルマネージャから患者のプロファイルを読み取り、（２）プロファイルに基づいてパターンを選択し、（３）ＥＳ／ＯＳＭから１つ以上の選択された振動信号及び／又は振動状態を取り出し、（４）パターンを生成し、（５）プロファイルに基づいてパターンを調整し、（５）出力装置に律動刺激を表示又は出力すること、を可能にする。いくつかの実施形態では、パターンは光パターンを指し、出力装置は視覚出力装置を指す。

いくつかの実施形態では、本発明による視覚出力装置は、統合又は接続されたＬＥＤライト、コンピュータモニタ、ＴＶモニタ、ゴーグル、仮想現実ヘッドセット、拡張現実グラス、スマートグラス、又は他の適切な光出力装置を含むことができる。いくつかの実施形態では、出力装置は、手袋、スマートウォッチ又は他のウェアラブル装置、若しくはモバイル装置などにおいて、触知刺激、振動刺激、熱刺激、及び／又は電気経皮刺激を生成するための刺激装置であってもよい。いくつかの実施形態では、出力装置は、経頭蓋刺激を送達するために、電磁石又は電極のアレイなどの電磁場又は電流を生成するための刺激装置であってもよい。

好ましい一実施形態では、図７を参照すると、視覚刺激は、本発明の装置の残りの構成要素及び／又はＢＲＳ構成要素に動作可能に接続されたＬＥＤライト１０２を備える視覚刺激リング１００を介して提供される。いくつかの実施形態では、視覚刺激リング１００は、参照符号１０１によって示される中心に中心窩を求める参加者の前に配置される。いくつかの実施形態では、視覚刺激リング１００は、特定の視角で網膜を刺激するために適切な距離に配置される。例えば、リングは、０～１５度、１０～６０度、１５～５０度、１５～２５度、１８～２２度、又は１９～２１度の視角で網膜を刺激するために適切な距離に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、視覚刺激リング１００は、網膜において桿体の最大密度が見られる２０度の視角で網膜を刺激するために適切な距離に配置されてもよい。

最後に、好ましい実施形態では、本発明のシステムは、脳内の振動の周波数、位相、及び振幅を最適化するように、視覚的に提示される振動の周波数、振幅、及び位相を最適化するために使用することができる神経フィードバックを提供する脳振動モニタ（ＢＯＭ）を含む。実施形態では、ＢＯＭは、システムにフィードバックを提供して、それがパラメータを調整して発信振動信号の位相を最適化することを可能にする。ＢＯＭは、電極、磁力計、又は脳活動を感知する他の手段、信号増幅器、フィルタリング構成要素、及びフィードバックインターフェース構成要素を含み、それらとインターフェースをとり、又は他の方法でそれらと通信することができる。好ましい実施形態では、フィードバックは、ＥＥＧ信号の形態でＥＳに提供される。

集合的に、これらの構成要素は、ＢＯＭが、刺激によって同調される脳振動の周波数、位相、及び振幅を識別することを可能にする。脳振動モニタは、脳内の電場又は磁場を感知し、脳信号を増幅し、信号をフィルタリングして特定の神経周波数を識別し、上述したようにＥＳに入力を提供する。ＢＯＭが脳内の電場又は磁場を感知する手段は、脳波図（ＥＥＧ）、皮質脳波記録法（ＥＣｏＧ）としても知られている頭蓋内ＥＥＧ（ｉＥＥＧ）、脳磁気図検査（ＭＥＧ）、及び当技術分野で知られている他の手段に接続された電極を含むことができる。

本発明のシステムの様々な構成要素／モジュールを示す概略図を図３に示す。

いくつかの実施形態では、結果として生じる脳刺激と結合された本発明の構成要素の高レベルの相互運用性を示す概略図を図４に示す。

したがって、本発明の一実施形態による方法では、システムは、
（Ａ）聴覚入力を受信し、
（Ｂ）音響信号をフィルタリングし、
（Ｃ）音響事象の開始を検出し、
（Ｄ）１つ以上の多周波数ニューラル振動ネットワークを使用して、前処理された聴覚信号への神経同調をシミュレートし、
（Ｅ）位相－振幅結合又は位相－位相結合を使用してネットワーク内の振動を結合し、
（Ｆ）適応学習アルゴリズムを使用して、結合パラメータ及び／又は固有パラメータを調整し、
（Ｇ）デルタ周波数帯域内、シータ周波数帯域内、及び／又はガンマ周波数帯域内の最も顕著な振動を表示のために選択し、
（Ｈ）光パターンを生成し、
（Ｉ）視覚出力装置に律動的光を表示する。

いくつかの好ましい実施形態では、音声入力を受信する前に、システムはまた、音声入力のソースを選択するように、及び／又はシステムによって記憶された歌又は楽曲のライブラリから選択を行うようにユーザに促すステップを実行する。

特に、本発明者らは、自己選択音楽、すなわち、個々の患者が選択し、患者が耳慣れている音楽が、長期記憶にとって重要である海馬並びに、聴覚皮質及び前頭葉領域を含む脳の領域において、他者によって選択された音楽又は患者が耳慣れていない音楽と比較して、脳活動のより大きなネットワークに関与することにおいてより効果的であることを発見した。彼らはまた、耳慣れた音楽を聴取することが、高齢者の脳活動を駆動する際により効果的であり、より多くの脳領域を活性化することを見出した。重要なことに、耳慣れた音楽は、記憶のための重要な領域である海馬においてより大きな活性化を駆動する。

本発明者らによって開発されたデータは、聴取者によって選択された音楽が、聴取者によく好まれていて耳慣れている可能性がはるかに高く、研究者によって選択された音楽よりも脳活動に関与する際にはるかに効果的であることを示している。特に、本発明者らは、本発明に関して、自己選択された音楽が、聴覚系を活性化することに加えて、ドーパミン作動性報酬システム、デフォルトモードネットワーク、及び脳の予測処理における活動を増加させることを見出した。いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、本発明者らは、長時間の音楽聴取が、感覚皮質からドーパミン作動性報酬システムへの脳の機能的接続性を増加させ、これが様々な動機付けされた行動の原因であることを観察した。

したがって、本発明の好ましい実施形態では、聴覚刺激は、患者によって自己選択された音楽を含み、これは、脳全体にわたる関与を最大化するという実用的な影響を有する。したがって、本発明は、デルタ周波数刺激、シータ周波数刺激、ガンマ周波数刺激を含む魅力的な視聴覚ディスプレイを見ながら、患者が自分の好きな音楽記録を聴取することを可能にし、開示された１つ以上の治療プロトコルに対する患者のコンプライアンスを更に改善する。

更に他の好ましい実施形態では、光パターンを生成及び表示するステップの前に、システムは更に、システムに統合又は結合された入力装置及び／又はユーザインターフェースからプロファイルを選択するようにユーザに促し、（Ｇ２）プロファイルマネージャから患者のプロファイルを読み取り、（Ｇ３）プロファイルに基づいて光パターンを選択し、（Ｇ４）ＥＳから１つ以上の振動信号を取り出し、（Ｈ）光パターンを生成し、（Ｈ２）プロファイルに基づいて光パターンを調整するステップを実行する。

ある好ましい実施形態では、システムはまた、ＢＯＭから受信されたデータに基づいて、発信振動信号の周波数、位相、及び／又は振幅を最適化する。したがって、システムは、断続的又は継続的に、（Ｊ）ＢＯＭから入力を受信し、（Ｋ）ＥＳに入力を提供し、（Ｌ）位相－位相結合を介して入力を結合し、（Ｍ）適応学習アルゴリズムを使用して結合パラメータ及び／又は固有パラメータを調整し、発信振動信号の周波数、位相、及び振幅を最適化する追加のステップを実行する。

したがって、本発明による方法は、少なくとも、音楽刺激と同時に、同期して、かつ調和して律動視覚刺激を提示することによって、ユーザに神経刺激を提供する。

例えば、本発明の他の実施形態では、システムは、システム自己選択に基づいて、又は音楽刺激と同時に表示される個々のユーザのために格納されたプロファイルデータに基づいて、光パターンを生成及び表示する。そのような実施形態では、システムは、
（Ａ）デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及び／又はガンマ周波数帯域における１つ以上の振動を選択し、
（Ｂ）選択された１つ以上の振動を使用して光パターンを生成し、
（Ｃ）当該光パターンを視覚出力装置に表示する。

本実施形態におけるシステムはまた、ユーザのプロファイルを調べ、プロファイルに基づいて光パターンを選択してもよい。システムは、最初に、ユーザに、システムに統合又は結合された入力装置及び／又はユーザインターフェースからプロファイルを選択するように促し、表示すべき適切な光パターンを決定するために、プロファイルマネージャから患者のプロファイルを読み取ってもよい。

様々な実施形態に関して本明細書に説明されるように、聴覚分析システムは、マイクロフォン又は補助音声入力を通して聴覚入力を受信し、音響信号をフィルタリングし、音響事象（例えば、音符又はドラム打撃）の開始を検出し、結果として生じる信号のゲインを調整する。

様々な実施形態に関して本明細書に説明されるように、ＥＳは、聴覚分析システムから聴覚入力を受信し、当該入力を使用して１つ以上の多周波数ニューラル振動ネットワークを使用して、前処理された聴覚信号への神経同調をシミュレートし、位相－振幅又は位相－位相結合を使用して、ネットワーク内で発振を結合し、適応学習アルゴリズムを使用して、結合パラメータ及び／又は固有パラメータを調整し、取り出されたプロファイルに基づいて、所定の周波数範囲内で表示するための振動を選択する。それはまた、脳振動モニタから入力を受信し、１つ以上の多周波数ニューラルネットワークに入力を提供し、位相－位相結合を通して神経入力を結合し、適応学習アルゴリズムを使用して結合パラメータを調整して、発信振動信号の振幅及び位相を最適化する。

様々な実施形態に関して本明細書に説明されるように、ＢＲＳは、プロファイルマネージャから患者のプロファイルを読み取り、プロファイルに基づいて光パターンを選択し、ＥＳから１つ以上の振動信号を読み取り、同調シミュレータによって周波数、振幅及び位相が決定されるデルタ周波数、シータ周波数、ガンマ周波数、及び／又は周波数の組み合わせのうちの少なくとも１つを選択し、選択された周波数に基づいて律動光パターンを生成し、プロファイルに基づいて光パターンを調整し、眼に向けられるＬＥＤ、コンピュータモニタ、ＴＶモニタ、又は他の適切な光出力装置に律動視覚刺激を表示する。

したがって、本発明の方法の結果は、システムが脳内の電場又は磁場を感知し、脳信号を増幅し、特定の神経周波数を識別するために信号をフィルタリングすることである。いくつかの実施形態では、システムは、次いで、視覚及び音声刺激の脳の受信に基づいて、ユーザの脳から出力を収集し、視覚及び音声刺激を更に最適化するために、このフィードバックをＥＳに返す。

本発明者らは、本開示のシステム及び方法が、学習、記憶、及び認知に関与する振動性神経活動を同調及び駆動することができることを見出した。デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及び／又はガンマ周波数帯域における視覚刺激に加えて、唯一の聴覚刺激として音楽を提供することによって、本発明のシステム及び方法は、アルツハイマー病及び認知症を治療、予防、保護、又は他の方法でそれに影響を与えるための方法としての役割を果たすことができる。

本発明は、アルツハイマー病及び認知症の症状を治療及び改善するための発明の装置及び方法である。デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及び／又はガンマ周波数帯域における視覚刺激に加えて、唯一の聴覚刺激として音楽を提供することによって、本発明のシステム及び方法は、アルツハイマー病及び認知症を治療、予防、保護、又は他の方法でそれに影響を与えるための方法としての役割を果たすことができる。アルツハイマー病及び認知症は、世界人口の大部分及び増大する部分に影響を与える状態であるので、革新的な装置及び方法は、現在の患者及び症状の完全な発症をまだ経験していない患者の治療に対して即時の適用可能性を有する。

Claims (25)

1. 聴覚分析システムと、
   前記聴覚分析システムに動作可能に接続された同調シミュレータと、
   前記同調シミュレータに動作可能に接続された振動選択モジュールと、
   前記振動選択モジュールに動作可能に接続された脳律動刺激装置と、
   前記脳律動刺激装置に動作可能に接続された出力装置とを備える、神経刺激システム。
2. 前記聴覚分析システムが、入力音声信号をフィルタリングする手段を有するフィルタリングモジュールと、前記入力音声信号における音響事象の開始を検出する手段を有する開始検出モジュールと、前記入力音声信号のゲインを調整する手段を有するゲイン制御モジュールとを備える、請求項１に記載の神経刺激システム。
3. 前記聴覚分析システムが、開始信号の形態で前記同調シミュレータに出力を提供する、請求項２に記載の神経刺激システム。
4. 前記同調シミュレータが、音楽に対するヒトの神経応答の周波数、位相及び振幅を予測する手段を含み、
   前記同調シミュレータが、１つ以上のネットワーク状態の形態で前記振動選択モジュールに出力を提供する、請求項１に記載の神経刺激システム。
5. 前記１つ以上の周波数範囲が、デルタ周波数帯域、シータ周波数帯域、及びガンマ周波数帯域を含む、請求項４に記載の神経刺激システム。
6. 前記振動選択モジュールが、前記１つ以上の周波数範囲において最も顕著な振動を選択し、シータ－ガンマ及びデルタ－シータＰＡＣを介して音楽のビート及び律動構造にガンマ周波数を結合する手段を含み、
   前記振動選択モジュールが、１つ以上の選択された振動状態の形態で前記脳律動刺激装置に出力を提供する、請求項１に記載の神経刺激システム。
7. 前記脳律動刺激装置が、光パターンバッファと、光生成モジュールと、光調整モジュールと、フィルタリング構成要素とを備える、請求項１に記載の神経刺激システム。
8. 前記出力装置が、ＬＥＤライト、コンピュータモニタ、ＴＶモニタ、ゴーグル、仮想現実ヘッドセット、拡張現実グラス、及びスマートグラスを含む群から選択される装置を含む、請求項７に記載の神経刺激システム。
9. 前記出力装置が視覚刺激リングであり、前記視覚刺激リングが、円周方向内面の周りに配置された１つ以上のＬＥＤライトを有する円筒形本体を備え、前記１つ以上のＬＥＤライトが前記脳律動刺激装置に動作可能に接続されている、請求項７に記載の神経刺激システム。
10. 前記脳律動刺激装置が、制御信号の形態で前記出力装置に出力を提供し、前記制御信号が、前記振動選択モジュールによって選択された１つ以上の選択された振動状態に対応する律動光パターンを前記出力装置に表示させる命令を含む、請求項９に記載の神経刺激システム。
11. 前記出力装置が、触知刺激、振動刺激、熱刺激、電気経皮刺激、若しくは経頭蓋刺激を送達するために電磁場及び／又は電流を生成するための１つ以上の刺激装置を備える、請求項１に記載の神経刺激システム。
12. 前記出力装置が、ウェアラブル装置、手袋、スマートウォッチ、モバイル装置、若しくは電磁石又は電極のアレイを含む群から選択される、請求項１１に記載の神経刺激システム。
13. 前記同調シミュレータに動作可能に接続され、脳内の電場又は磁場を感知するための１つ以上の手段を有する脳振動モニタを更に備える、請求項１に記載の神経刺激システム。
14. 脳内の電場又は磁場を感知するための前記１つ以上の手段が、脳波図（ＥＥＧ）、頭蓋内ＥＥＧ（ｉＥＥＧ）、皮質脳波記録法（ＥＣｏＧ）、又は脳磁気図検査（ＭＥＧ）を含む群から選択される１つ以上の装置を含む、請求項１３に記載の神経刺激システム。
15. 前記聴覚分析システムが、内蔵音声再生システム、補助音声入力、又はマイクロフォンを含む群から選択される聴覚入力を受信するための１つ以上の手段を含み、前記１つ以上の手段が、前記聴覚分析システムに動作可能に結合された聴覚入力を受信する、請求項１に記載の神経刺激システム。
16. 聴覚出力手段を更に備える、請求項１５に記載の神経刺激システム。
17. １人以上のユーザに関するデータを記憶する非一時的及び／又はランダムアクセスメモリにアクセスするプロセッサ又はインターネット対応ソフトウェアアプリケーションを含むプロファイルマネージャを更に備え、前記データが、識別情報、以前の治療からの記憶された情報、音声ファイルのライブラリ、及び／又は１つ以上のユーザ嗜好を備えるリストから選択される、請求項１に記載の神経刺激システム。
18. 前記プロファイルマネージャが、前記同調シミュレータ、前記聴覚分析システム、及び前記脳律動刺激装置に動作可能に接続されている、請求項１７に記載の神経刺激システム。
19. １つ以上の所定の周波数範囲内の１つ以上の振動を選択することと、
    前記１つ以上の振動を使用して刺激パターンを生成することと、
    前記刺激パターンを出力装置に出力することとを含む、神経刺激の方法。
20. 前記刺激パターンが、光パターン、振動触知パターン、若しくは電気パルス又は磁気パルスのパターンを含む群から選択されるタイプの刺激を含む、請求項１９に記載の神経刺激の方法。
21. 音響信号を含む聴覚入力を受信することと、
    前記音響信号をフィルタリングすることと、
    前記音響信号内に含まれる１つ以上の音響事象の開始を検出することと、同調シミュレータを使用して、前記音響信号への神経同調をシミュレートすることと、
    前記１つ以上の振動を結合するために１つ以上の結合パラメータを生成することと、
    適応学習アルゴリズムを使用して、前記１つ以上の結合パラメータ又は固有パラメータを調整することと、
    １つ以上の所定の周波数範囲内の１つ以上の振動を表示のために選択することと、
    前記１つ以上の振動を使用して光パターンを生成することと、
    前記光パターンを視覚出力装置に表示することとを含む、神経刺激の方法。
22. 光パターンを生成する前記ステップの前に、プロファイルマネージャから患者プロファイルを読み取るステップを更に含み、
    光パターンを生成する前記ステップが、前記患者プロファイルに基づいて光パターンを選択するステップと、前記患者プロファイルに基づいて前記光パターンを調整するステップとを更に含む、請求項２１に記載の神経刺激の方法。
23. 脳振動モニタから入力を受信することと、
    前記入力を１つ以上の多周波数ニューラルネットワークに提供することと、
    １つ以上の結合パラメータを使用して前記入力を結合することと、
    適応学習アルゴリズムを使用して、前記１つ以上のパラメータを調整して、１つ以上の発信振動信号の周波数、振幅及び位相を最適化することとを更に含み、
    前記１つ以上の発信振動信号が、前記光パターンを生成して前記視覚出力装置に表示するために使用される、請求項２１に記載の神経刺激の方法。
24. 前記脳振動モニタが、脳波図（ＥＥＧ）、頭蓋内ＥＥＧ（ｉＥＥＧ）、皮質脳波記録法（ＥＣｏＧ）、又は脳磁気図検査（ＭＥＧ）を含む群から選択される、脳内の電場又は磁場を感知する１つ以上の手段を含む、請求項２３に記載の神経刺激の方法。
25. 前記聴覚入力が楽曲であり、前記楽曲が前記光パターンと同期して再生される、請求項２１に記載の神経刺激の方法。

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