JP2024512411A - 脳萎縮を遅らせるための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
本開示のシステムおよび方法は、非侵襲性感覚刺激を介した神経刺激を対象とする。非侵襲性感覚刺激は、対象の脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘発することによって、神経炎症を軽減することができ、シナプス可塑性を向上させかつ神経ネットワークを刺激し、および、改善されなければ脳萎縮の進行につながる、脳損傷のミクログリア媒介性クリアランスを改善する。刺激は、脳萎縮の進行に由来する認知状態または認知機能に対する悪影響を和らげるか予防すると同時に、脳の1つまたは複数の認知状態または認知機能に有益な効果をもたらすために、神経振動の周波数を、調節、制御、または、そうでなければ管理することができる。【選択図】図3B
Description
(相互参照)
本出願は、2021年3月9日出願の米国仮特許出願第63/158,779号、および2021年9月15日出願の米国仮特許出願第63/244,522号の利益を主張し、これらの出願はそれぞれ、その内容全体が参照により援用される。
本出願は、2021年3月9日出願の米国仮特許出願第63/158,779号、および2021年9月15日出願の米国仮特許出願第63/244,522号の利益を主張し、これらの出願はそれぞれ、その内容全体が参照により援用される。
神経振動は、ヒトまたは動物において生じ、中枢神経系における律動的または反復的な神経活動を含む。神経組織は、個々のニューロン内の機構によって、またはニューロン間の相互作用によって、振動活性を生成することができる。振動は、膜電位の振動として、またはシナプス後ニューロンの振動活性化を生じ得る活動電位のリズムパターンとして現れ得る。ニューロン群の同期した活動は、巨視的な振動を生じさせることができ、これは、脳波検査(「EEG」)によって観察することができる。神経振動は、その周波数、振幅および位相によって特徴付けることができる。神経振動は、脳波を形成する電気インパルスを生じさせることができる。これらの信号特性は、時間周波数分析を用いて神経記録から観察することができる。
(参照による援用)
本出願において引用される各特許、刊行物、および非特許文献は、あたかもそれぞれが個々に参照により組み込まれるかのように、その全体が参照により組み込まれる。
本出願において引用される各特許、刊行物、および非特許文献は、あたかもそれぞれが個々に参照により組み込まれるかのように、その全体が参照により組み込まれる。
いくつかの実施形態では、対象の脳の1つまたは複数の領域における脳萎縮率を低下させるための方法を本明細書に開示し、方法は、対象の脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘発するために対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、それによって、対象の脳の1つまたは複数の領域における脳萎縮率を低下させる、方法が本明細書において開示される。
いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激は、1つまたは複数の刺激波形を含む。
1つまたは複数の刺激波形は、視覚刺激波形、聴覚刺激波形、触覚刺激波形、機械刺激波形、またはそれらの組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の刺激波形は、同期位相を持つ。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の刺激波形は、第1の刺激波形および第2の刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は、視覚刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は、聴覚刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は、機械刺激波形を含む。場合によっては、第1の刺激波形は、振動触覚刺激波形または触覚刺激波形を含む。
いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、聴覚刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、機械刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、振動触覚刺激波形または触覚刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は、方形波の関数を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は、正弦波の関数を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、方形波の関数を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、正弦波の関数を含む。
いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激を投与することは、第1の持続時間に非侵襲性刺激を投与することを含む。場合によっては、方法は、第2の持続時間に非侵襲性刺激に対する対象の反応を測定することをさらに含む。場合によっては、第1の持続時間および第2の持続時間は、第3の持続時間によって分離される。
本明細書において記載される多くの実施形態では、非侵襲性刺激は、ウェアラブル装置を介して送達される。場合によっては、ウェアラブル装置は、眼鏡を含む。場合によっては、眼鏡は、照明源を含む。場合によっては、眼鏡は、不透明の眼鏡を含む。場合によっては、眼鏡は、透明の眼鏡を含む。場合によっては、ウェアラブル装置は、ヘッドホンをさらに含む。
いくつかの実施形態では、本明細書において記載される方法およびシステムは、非侵襲性刺激に対する対象の反応を測定することをさらに含む。場合によっては、反応を測定することは、第1の持続時間に行われる。場合によっては、反応を測定することは、第2の持続時間に行われる。場合によっては、反応を測定することは、第1の持続時間に行われる。場合によっては、反応を測定することは、第3の持続時間に行われる。場合によっては、反応を測定することは、第1の持続時間および第2の持続時間に行われる。場合によっては、反応を測定することは、第3の持続時間に行われる。
脳の1つまたは複数の領域は、視覚野、体性感覚野、島皮質、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、脳萎縮率を低下させることは、脳容積の縮小率を低下させることを含む。場合によっては、脳容積の縮小率は、1月あたり約0.3cm3から1月あたり約2cm3を含む。場合によっては、脳容積の縮小率は、1年あたり約0.3cm3から1年あたり約2cm3を含む。
場合によっては、脳容積の縮小率は、海馬容積、外側葉容積、側脳室容積、側頭葉容積、後頭葉容積、側頭皮質厚、後頭皮質厚、またはそれらの組み合わせの縮小率を含む。
本開示は、対象における脳萎縮に関連する疾病、障害、または疾患を処置するためのシステムおよび方法をさらに提供し、方法は、少なくとも1つの脳の領域において同期ガンマ振動を生成するために対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、ここで、投与することは、対象が経験する脳萎縮率を低下させ、それによって、対象における脳萎縮に関連する疾病、障害、または疾患を処置する。場合によっては、疾病、障害、または疾患は、ミクログリア媒介性疾患を含む。場合によっては、疾病、障害、または疾患は、神経変性障害を含む。場合によっては、神経変性障害は、アルツハイマー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、バリアントCJD、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー病、致死性家族性不眠症、クールー病、またはそれらの任意の組み合わせを含む。場合によっては、疾病、障害、または疾患は、老化を含む。
本明細書において記載されるいくつかの実施形態では、脳萎縮率は、第1の率から第2の率に低下し、第1の率は、年あたり少なくとも0.5%の脳萎縮を含み、かつ第2の率は、第1の率未満を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも0.6%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも0.7%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも0.8%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも0.9%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも1.0%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも1.1%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも1.2%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも1.3%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも2.0%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも3.0%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の率は、年あたり少なくとも4.0%の脳萎縮を含む。
脳の萎縮に連結する認知低下を軽減するための方法およびシステムが本明細書においてさらに提供され、方法は、脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘発するために、脳の萎縮に連結する認知低下を軽減する必要がある対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、ここで、投与することは、脳が経験する萎縮の率を低下させ、それによって、脳の萎縮に連結する認知低下を軽減する。
脳の萎縮に関連する1つまたは複数の症状または疾病を低下させるためのシステムおよび方法も本明細書において開示され、方法は、(a)脳萎縮を経験している対象を識別することと、(b)1つまたは複数の脳波の同期を引き起こす非侵襲性刺激を対象に投与することとを含み、それによって、脳萎縮に関連する1つまたは複数の症状を低下させる。場合によっては、1つまたは複数の症状または疾病は、ニューロン喪失、記憶喪失、視力障害、失語症、バランス障害、麻痺、皮質容積減少、CSF容積増加、運動能力喪失、発話困難、読解理解困難、灰白質容積減少、白質容積減少、ニューロンサイズ減少、ニューロン細胞質タンパク質減少、またはそれらの任意の組合せを含む。いくつかの実施形態では、対象を識別することは、対象の疾病を評価すること、対象の評価を実施すること、または対象のニューロン活性を測定することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書において開示されるシステムおよび方法は、非侵襲性感覚刺激に対する対象の反応を評価することをさらに含む。いくつかの実施形態では、システムおよび方法は、非侵襲性感覚刺激を調整して同期を強化することをさらに含む。
いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激は、約20Hzから約70Hzの周波数を含む。いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激は、約30Hzから約60Hzの周波数を含む。いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激は、約35Hzから約45Hzの周波数を含む。
いくつかの実施形態では、調整することは、非侵襲性感覚刺激を方形波の関数から正弦波の関数に切り替えることを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲性感覚刺激を方形波の関数から正弦波の関数に切り替えることを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲性刺激の強度を調整することを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲性刺激の周波数を調整することを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲性刺激の波形を調整することを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲性感覚刺激の供給源を切り替えることを含む。
1つまたは複数のプロセッサによって実行可能な命令で符号化された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体も本明細書において提供され、命令は、上記のシステムおよび方法のうちのいずれか1つを実行する。コンピュータ実装システムであって、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な命令とを含む少なくとも1つのデジタル処理デバイスを含み、ここで、命令は、本明細書において記載される方法のうちのいずれか1つを実行する、コンピュータ実装システムがさらに提供される。
本開示は、対象における脳萎縮率を低下させるためのシステムをさらに提供し、システムは、a)対象に神経刺激、聴覚刺激、または視覚刺激を与えることができる刺激放出構成要素と、b)プロセッサと、c)メモリデバイスと、d)フィードバックセンサとを含み、ここで、プロセッサは、(i)フィードバックセンサを介して、対象の生理学評価、認知評価、神経評価、身体評価、またはそれらの任意の組み合わせの指標を受信し、(ii)指標に基づいて、神経刺激、聴覚刺激、または視覚刺激に関連する少なくとも1つのパラメータを調整するように刺激放出構成要素に指示して、対象の少なくとも1つの脳の領域においてニューロンによって示される神経同調化の程度に改善をもたらし、それによって、脳萎縮率の低下を引き起こす。
本解決方法の特徴および利点は、同様の引用符号が全体を通して対応する要素を識別する図面と併せて以下に記載される詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同様の参照番号は、概して同様の要素を示す。
脳萎縮を遅らせかつ関連する疾病を軽減するための神経刺激の使用
本明細書において記載されるのは、感覚誘発電位を使用して脳萎縮を遅らせ、その結果、対象における脳萎縮の症状を媒介するためのシステムおよび方法である。特に、本開示は、対象の脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘導することによって、神経炎症を低減し、シナプス可塑性を改善し、神経ネットワークを刺激し、そうでなければ脳萎縮の進行に寄与すると思われる脳損傷のミクログリア媒介クリアランスを改善するためのシステムおよび方法を記載する。少なくとも1つの脳領域は、例えば、対象の視覚皮質、体性感覚皮質、島皮質、および/または海馬を含むことができる。
脳萎縮および容積
量、時間的持続時間などの測定可能な値に言及する場合に本明細書で使用される場合、規定値から±40%または±20%または±10%、±5%、±1%、または±0.1%の非限定的な変動を包含することを意味する。そのような変動が適切である。「約」という用語は、本明細書において、それが先行する正確な数、ならびにその用語が先行する数に近いまたはほぼその数に対する文字通りの支持を提供するために使用される。ある数が、具体的に列挙された数に近いか、またはおおよそある数であるかどうかを決定する際、その近いか、またはおおよそ列挙されていない数は、それが提示される文脈において、具体的に列挙された数の実質的な等価物を提供する数であり得る。
量、時間的持続時間などの測定可能な値に言及する場合に本明細書で使用される場合、規定値から±40%または±20%または±10%、±5%、±1%、または±0.1%の非限定的な変動を包含することを意味する。そのような変動が適切である。「約」という用語は、本明細書において、それが先行する正確な数、ならびにその用語が先行する数に近いまたはほぼその数に対する文字通りの支持を提供するために使用される。ある数が、具体的に列挙された数に近いか、またはおおよそある数であるかどうかを決定する際、その近いか、またはおおよそ列挙されていない数は、それが提示される文脈において、具体的に列挙された数の実質的な等価物を提供する数であり得る。
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明らかに別段の指示がない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。さらに、請求項は、任意の随意的な要素を除外するように起草され得ることに留意されたい。したがって、この記述は、請求項の要素の列挙に関連して「単に」、「のみ」などの排他的な用語を使用すること、または「否定的な」限定を使用することの先行する基礎として役立つことが意図される。
脳萎縮は、脳容積の変化として存在し得る。脳萎縮、または脳組織の萎縮は、ニューロン、細胞外空間、またはグリア内の容積の喪失を表す。萎縮は、脳の異なる領域または領域において異なる率で生じ得、脳全体の容積の変化によって反映され得る。成人の場合、全脳容積は、例えば、約950cm3~1550cm3であり得る。成人女性の場合、平均全脳容積は約1130cm3であり得る。成人男性の場合、平均脳容積は約1260cm3であり得る。約4歳~16歳の年齢の小児の場合、全脳容積は、例えば、約60cm3~約120cm3であり得る。
本開示は、脳萎縮に関連する脳容積の変化を遅らせることを対象とするシステムおよび方法を提供する。脳容積の変化は、0.3cm3/月、0.5cm3/月、1cm3/月、2cm3/月、0.3cm3/年、0.5cm3/年、1cm3/年、2cm3/年、3cm3/年、4cm3/年、5cm3/年、6cm3/年、7cm3/年、8cm3/年、9cm3/年、10cm3/年、11cm3/年、12cm3/年、13cm3/年、14cm3/年、もしくは15cm3/年、または16cm3/年であり得る。脳萎縮率は、個体間で異なり得る。脳萎縮の例示的な率としては、0.1%~0.5%/年、0.5%~1.5%/年、1.0%~3.0%/年、または3.0%~6.0%/年が挙げられるが、これらに限定されない。脳萎縮率は、萎縮の原因に基づいて変動し得る。例えば、健康な個体は、年に0.1%および0.4%の平均脳萎縮率を経験し得る。対照的に、多発性硬化症(MS)を有する被験体については、平均脳萎縮率は、毎年0.5%~1.3%であり得る。アルツハイマー病患者の全脳萎縮の平均率は、例えば、年に1.0%~4.0%であり得る。老化はまた、脳萎縮率の増加を引き起こし得る。例えば、中年の個体は、約0.2%/年の脳萎縮率を経験し得、約60歳の個体は、約0.5%/年の脳萎縮率を経験し得る。
脳容積は、磁気共鳴画像法(MRI)またはコンピュータ断層撮影(CT)スキャンを用いて測定することができる。脳容積の損失は、経時的な脳容積を比較することによって測定することができる。脳萎縮を示す脳容積または脳容積の変化を測定するために、様々な方法を使用することができる。最も一般的には、脳容積または脳容積損失は、断面法または縦断法を用いて測定することができる。断面法は、単一のMRIスキャンを使用して、特定の組織または構造をセグメント化し、これらの組織のタイプおよび/または構造の容積を計算することができる。縦断的方法は、脳容積変化または萎縮を計算するために、異なる時点における同じ対象の少なくとも2つのMRIスキャンを使用することができる。縦断的方法は、ワーピング技法を使用して2つのMRIスキャンを整合させようとし、このプロセスから、脳容積の小さい変化を直接抽出し得る。
CTまたはMRIスキャンを通して脳容積を決定するために、種々のツールおよびアルゴリズムが採用されてもよい。走査画像に基づいて脳容積および脳容積の変化を決定するために利用可能な種々のツールキットのうち、実施例は、オープンソース組織セグメンテーションアルゴリズムであるAtropos;異なるヒト脳画像を用いたボリュメトリック解析のためのウェブベースの画像処理ツールであるCIVET;脳抽出ツール(BET)を適用して断面容積を決定するソフトウェアである、萎縮の正規化(SIENAおよびSIENAX)を使用する構造画像評価;脳病変を検出し、病変容積を計算し、全脳および灰白質萎縮を測定する完全自動ツールであるMSmetrix;およびMATLAB環境における画像の分析のための統計的パラメータマッピング(SPM)などのツールを含むが、これらに限定されない。
脳萎縮の源
本明細書において記載されるシステムおよび方法は、対象の正常な加齢に起因する脳萎縮またはその症状を軽減することができる。本明細書において記載されるシステムおよび方法はまた、疾患、障害、または疾病に起因する脳萎縮またはその症状を軽減し得る。加えて、本開示のシステムおよび方法は、ガンマ振動の非侵襲的刺激を通して、脳萎縮に関連する疾患、障害、または疾病の進行を遅らせるのに役立ち得る。
本明細書において記載されるシステムおよび方法は、対象の正常な加齢に起因する脳萎縮またはその症状を軽減することができる。本明細書において記載されるシステムおよび方法はまた、疾患、障害、または疾病に起因する脳萎縮またはその症状を軽減し得る。加えて、本開示のシステムおよび方法は、ガンマ振動の非侵襲的刺激を通して、脳萎縮に関連する疾患、障害、または疾病の進行を遅らせるのに役立ち得る。
本開示のシステムおよび方法は、脳萎縮を遅らせ、ガンマ振動の非侵襲的刺激を通して脳萎縮の症状を軽減し得る。脳萎縮を有する対象は、正常な老化、アルツハイマー病(AD)、認知症、パーキンソン病、発作、脳性麻痺、老人性認知症、ピック病、ハンチントン病、クラッベ病、白質ジストロフィー、多発性硬化症、てんかん、神経性食欲不振、失語症、学習障害、前頭側頭型認知症、発現性失語症、受容性失語症、レビー小体型認知症、慢性外傷性脳症(CTE)などを含むが、これらに限定されない様々な疾病、障害、または疾患の原因または結果としてこれを経験し得る。
本開示のシステムおよび方法はまた、脳萎縮の症状を緩和することを対象とする。本明細書において記載されるシステムおよび方法は、対象の正常な加齢に起因する脳萎縮またはその症状を軽減することができる。本明細書において記載されるシステムおよび方法はまた、疾患、障害、または疾病に起因する脳萎縮またはその症状を軽減し得る。加えて、本開示のシステムおよび方法は、ガンマ振動の非侵襲的刺激を通して、脳萎縮に関連する疾患、障害、または疾病の進行を遅らせるのに役立ち得る。
症状には、ニューロンの喪失、記憶喪失、視力障害、失語症、バランス障害、麻痺、皮質容積の減少、CSF容積の増加、運動制御の喪失、発話困難、理解、読解、記憶、灰白質および/または白質の減少、ニューロンサイズの減少、ニューロン細胞質タンパク質の損失、またはそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態では、本開示は、脳萎縮の症状の発症を遅らせるように作用するシステムおよび方法を記載する。本開示は、脳萎縮に関連する上記の症状のいずれかを低減することによって上記の疾患および障害のいずれかを処置するためのシステムおよび方法を提供する。
本開示のシステムおよび方法は、脳萎縮を遅らせ、ガンマ振動の非侵襲的刺激を通して脳萎縮の症状を軽減し得る。脳萎縮を有する対象は、正常な老化、アルツハイマー病(AD)、認知症、パーキンソン病、発作、脳性麻痺、老人性認知症、ピック病、ハンチントン病、クラッベ病、白質ジストロフィー、多発性硬化症、てんかん、神経性食欲不振、失語症、学習障害、前頭側頭型認知症、発現性失語症、受容性失語症、レビー小体型認知症、慢性外傷性脳症(CTE)などを含むが、これらに限定されない様々な疾病、障害、または疾患の原因または結果としてこれを経験し得る。
したがって、いくつかの実施形態では、本開示は、脳萎縮に関連するミクログリア媒介性疾患または障害に関連する症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、ミクログリア媒介性疾患または障害は、限定されないが、慢性外傷性脳症、前頭側頭型認知症、および皮質血管変性を含む、タウオパチーに関連する神経変性疾患を含み得る。ミクログリア媒介性疾患または障害は、脳萎縮に関連する遺伝性運動失調などの遺伝性障害を含み得る。ミクログリア媒介性疾患または障害は、うつ病または統合失調症などの脳萎縮に関連する神経精神障害;脳卒中などの脳損傷;または多発性硬化症および急性播種性脳脊髄炎などの脱髄性疾患も含み得る。
タウオパチーを引き起こす神経変性疾患:アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、慢性外傷性脳症、および皮質脳基底核変性症
いくつかの実施形態では、ミクログリア媒介性疾患または障害は、アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、慢性外傷性脳症(CTE)、および皮質血管変性を含むがこれらに限定されない、タウオパチーに関連する神経変性疾患を含み得る。
いくつかの実施形態では、ミクログリア媒介性疾患または障害は、アルツハイマー病、前頭側頭型認知症、慢性外傷性脳症(CTE)、および皮質血管変性を含むがこれらに限定されない、タウオパチーに関連する神経変性疾患を含み得る。
アルツハイマー病(AD)は、記憶、配向、および推論の低下を特徴とする進行性神経変性疾患である。ADは、アミロイド-β(Aβ)ペプチドおよびタウタンパク質で作られた複数の神経原線維変化(NFTs)を含むアミロイド斑の蓄積を特徴とし得る。正常条件下では、可溶性Aβペプチドは、ニューロンによって産生および分泌され、続いて脳脊髄液(CSF)経路を介して脳から除去される。しかし、ADを有する対象において、Aβペプチドは、より高次の種に凝集して、濃度依存的に可溶性オリゴマーおよび不溶性プラークを形成するようである。この凝集は、脳代謝の破壊、神経炎症、機能的結合性の低減、シナプスおよびニューロンの喪失、ならびに/またはNFTの形成を含む、多くの神経毒性事象を開始し得る。
前頭側頭型認知症(FTD)は、脳の前頭葉および側頭葉への損傷に起因する障害の群である。障害の位置に応じて、障害は、社会的行動、人格の変化、および/または言語技能の喪失を引き起こす。いくつかの人々において、FTDはまた、パーキンソニズムなどの神経筋障害をもたらし得る。前頭側頭型認知症は、異常なタンパク質が脳に蓄積し、脳細胞の死滅ならびに脳の前頭葉および側頭葉の萎縮をもたらす場合に起こる。前頭側頭型認知症はアルツハイマー病において起こるが、他の神経変性疾患によっても引き起こされ得る。
慢性外傷性脳症(CTE)は、記憶喪失、錯乱、判断障害、衝動制御問題、攻撃性、うつ病、不安、自殺、パーキンソン症候群、および進行性認知症を含み得る症状を特徴とする。頭部への外傷性損傷に起因するCTEは、ミクログリアを誘発し、タウタンパク質が漸進的により高い率でリン酸化され、したがって、過剰リン酸化タウ沈着物の蓄積をもたらす。リン酸化タウタンパク質の蓄積は、軸索輸送欠陥、神経炎症、およびシナプス喪失をもたらし得る。
皮質基底膜変性(CBD)は、細胞喪失および脳の特定の領域の劣化を特徴とする。皮質基底細胞変性において、異常なレベルのタウが特定の脳細胞に蓄積し、最終的にそれらの劣化を引き起こす。症状は、多くの場合、最初は、1つの肢において運動異常を経験することを含み、これは、すべての肢に徐々に広がる。そのような運動異常は、例えば、肢の筋肉の進行性硬化または締め付け(進行性非対称剛性)、および意図的または随意運動を行うことができないこと(運動失調)を含む。失語症、発語失調症、構音障害、嚥下障害を含む、発語および言語のトラブル。症状はまた、運動振戦、姿勢振戦、運動緩慢、運動失調、ミオクローヌス、および運動失調性歩行を経験するような身体的運動および振戦に反映され得る。症状の重症度およびタイプは、疾患の影響を受ける脳の領域に依存し、これは、最も一般的には大脳皮質および基底核である。
遺伝的障害:遺伝性運動失調
上述のように、本システムおよび方法は、遺伝性運動失調に関連する症状を軽減するために使用され得る。遺伝性運動失調症は、ゆっくりと進行する歩行の協調を特徴とし、手、発話、および眼球運動の協調不良を伴うことが多い。遺伝性運動失調は、しばしば、小脳皮質から深部小脳核への出力の唯一の供給源を含む長い軸索突起を有する、細胞求心性神経およびプルキンエ細胞の神経変性の結果である、小脳皮質の回路および機能障害の結果として小脳の萎縮を引き起こす。
上述のように、本システムおよび方法は、遺伝性運動失調に関連する症状を軽減するために使用され得る。遺伝性運動失調症は、ゆっくりと進行する歩行の協調を特徴とし、手、発話、および眼球運動の協調不良を伴うことが多い。遺伝性運動失調は、しばしば、小脳皮質から深部小脳核への出力の唯一の供給源を含む長い軸索突起を有する、細胞求心性神経およびプルキンエ細胞の神経変性の結果である、小脳皮質の回路および機能障害の結果として小脳の萎縮を引き起こす。
神経精神障害:統合失調症、うつ病、慢性ストレス
他の実施形態では、本開示は、ミクログリア細胞によって媒介される脳萎縮に関連する神経精神障害を処置するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、統合失調症を有する個体は、しばしば、死後皮質組織の減少を示す。この現象は、ミクログリア様細胞の異常およびシナプス機能を反映するシナプスプルーニングによって引き起こされる。他の実施形態では、本開示は、うつ病の症状を軽減するための方法およびシステムを提供する。ストレス、神経発生障害、およびシナプス可塑性の欠陥は、うつ病に関連する。慢性ストレスは、ミクログリアの過剰線維化および星状膠細胞萎縮を促進する。したがって、いくつかの実施形態では、開示されるシステムおよび方法は、ミクログリア媒介クリアランスの改善とともに、シナプス可塑性を改善し、神経ネットワークを刺激することによって、慢性ストレスまたはうつ病と関連付けられる症状を軽減し得る。
他の実施形態では、本開示は、ミクログリア細胞によって媒介される脳萎縮に関連する神経精神障害を処置するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、統合失調症を有する個体は、しばしば、死後皮質組織の減少を示す。この現象は、ミクログリア様細胞の異常およびシナプス機能を反映するシナプスプルーニングによって引き起こされる。他の実施形態では、本開示は、うつ病の症状を軽減するための方法およびシステムを提供する。ストレス、神経発生障害、およびシナプス可塑性の欠陥は、うつ病に関連する。慢性ストレスは、ミクログリアの過剰線維化および星状膠細胞萎縮を促進する。したがって、いくつかの実施形態では、開示されるシステムおよび方法は、ミクログリア媒介クリアランスの改善とともに、シナプス可塑性を改善し、神経ネットワークを刺激することによって、慢性ストレスまたはうつ病と関連付けられる症状を軽減し得る。
脳損傷:脳卒中および関連脳血管疾患
いくつかの実施形態では、本開示は、脳卒中に関連する症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、脳卒中は、脳の修復を助けるために神経炎症反応を引き起こし、ミクログリアを活性化する虚血性脳卒中であり得る。虚血性脳卒中は、シナプス活性の消失に関連する。その結果、虚血性脳卒中の間の半影内の脳組織は、構造的に無傷であるが、機能的にサイレントである。この半影領域を再灌流すること、またはグルコースおよび酸素を適時に再供給することの失敗は、半影に位置する脳細胞の萎縮をもたらし得る。対照的に、この領域におけるシナプスの活性化は、細胞死を遅らせ、脳組織をサルベージし得る。シナプス可塑性を改善し、神経ネットワーキングを刺激することによって、本システムおよび方法は、脳萎縮および虚血性脳卒中に関連する関連症状を軽減することができる。一過性虚血発作(TIA)、出血性脳卒中、動静脈奇形、頭蓋内アテローム性動脈硬化症(ICAD)、およびモヤモヤ(Moyamoya)を含むが、これらに限定されない、類似の症状を有する他の形態の脳血管疾患(例えば、神経免疫調節、シナプス機能)もまた、本開示によって処置され得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、脳卒中に関連する症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、脳卒中は、脳の修復を助けるために神経炎症反応を引き起こし、ミクログリアを活性化する虚血性脳卒中であり得る。虚血性脳卒中は、シナプス活性の消失に関連する。その結果、虚血性脳卒中の間の半影内の脳組織は、構造的に無傷であるが、機能的にサイレントである。この半影領域を再灌流すること、またはグルコースおよび酸素を適時に再供給することの失敗は、半影に位置する脳細胞の萎縮をもたらし得る。対照的に、この領域におけるシナプスの活性化は、細胞死を遅らせ、脳組織をサルベージし得る。シナプス可塑性を改善し、神経ネットワーキングを刺激することによって、本システムおよび方法は、脳萎縮および虚血性脳卒中に関連する関連症状を軽減することができる。一過性虚血発作(TIA)、出血性脳卒中、動静脈奇形、頭蓋内アテローム性動脈硬化症(ICAD)、およびモヤモヤ(Moyamoya)を含むが、これらに限定されない、類似の症状を有する他の形態の脳血管疾患(例えば、神経免疫調節、シナプス機能)もまた、本開示によって処置され得る。
脱髄性疾患:多発性硬化症および急性播種性脳脊髄炎
いくつかの実施形態では、本開示は、脳萎縮に関連する脱髄性疾患の症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、脱髄疾患は、多発性硬化症または急性播種性脳脊髄炎を含んでもよく、これらの両方が神経炎症および脳萎縮を引き起こし得る。多発性硬化症(MS)において、脳または脳萎縮は、神経細胞の脱髄および破壊に起因してよく見られる。広範なミエリン損傷が起こり、脳のミエリンに富む白質への損傷を引き起こし、経時的に起こる多数の発作の結果として起こる。急性播種性脳脊髄炎では、同様の症状が見られるが、広範なミエリン損傷の発症は、しばしば単一のエピソードまたは発作によるものである。神経炎症を低減し、神経ネットワークを刺激することによって、本開示は、脱髄疾患および関連症状と関連する脳萎縮を遅らせるためのシステムおよび方法を提供する。
いくつかの実施形態では、本開示は、脳萎縮に関連する脱髄性疾患の症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。例えば、脱髄疾患は、多発性硬化症または急性播種性脳脊髄炎を含んでもよく、これらの両方が神経炎症および脳萎縮を引き起こし得る。多発性硬化症(MS)において、脳または脳萎縮は、神経細胞の脱髄および破壊に起因してよく見られる。広範なミエリン損傷が起こり、脳のミエリンに富む白質への損傷を引き起こし、経時的に起こる多数の発作の結果として起こる。急性播種性脳脊髄炎では、同様の症状が見られるが、広範なミエリン損傷の発症は、しばしば単一のエピソードまたは発作によるものである。神経炎症を低減し、神経ネットワークを刺激することによって、本開示は、脱髄疾患および関連症状と関連する脳萎縮を遅らせるためのシステムおよび方法を提供する。
伝染性海綿状脳症(プリオン病)
いくつかの実施形態では、本開示は、脳萎縮に関連するプリオン病の症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。伝染性海綿状脳症としても知られるプリオン病は、例えば、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、変異型クロイツフェルト・ヤコブ病(vCJD)、ガーストマン・ストラウスラー・シャインカー症候群、致死性家族性不眠症、クルーなどを含む致命的な神経変性疾患の群を含む。場合によっては、プリオン疾患は、他のおよび/またはADと類似の症状を有し得る。場合によっては、異なるタイプのプリオン疾患は、広範な海綿状変性、広範なニューロン損失、シナプス変化、非定型脳炎症、およびタンパク質凝集体の蓄積などの同様の特徴を示す脳損傷を引き起こし得る。場合によっては、CJD、Kuru、およびGerstmann-Straussler-Scheinker病などのプリオン病は、ADにおいて観察されるものと同様のアミロイド斑を形成し得る。
いくつかの実施形態では、本開示は、脳萎縮に関連するプリオン病の症状を軽減するためのシステムおよび方法を提供する。伝染性海綿状脳症としても知られるプリオン病は、例えば、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、変異型クロイツフェルト・ヤコブ病(vCJD)、ガーストマン・ストラウスラー・シャインカー症候群、致死性家族性不眠症、クルーなどを含む致命的な神経変性疾患の群を含む。場合によっては、プリオン疾患は、他のおよび/またはADと類似の症状を有し得る。場合によっては、異なるタイプのプリオン疾患は、広範な海綿状変性、広範なニューロン損失、シナプス変化、非定型脳炎症、およびタンパク質凝集体の蓄積などの同様の特徴を示す脳損傷を引き起こし得る。場合によっては、CJD、Kuru、およびGerstmann-Straussler-Scheinker病などのプリオン病は、ADにおいて観察されるものと同様のアミロイド斑を形成し得る。
送達方法およびシステム
本開示は、対象においてガンマ波振動を誘発することによって脳萎縮の進行を低減することを目的とする方法であって、対象においてガンマ振動誘発波形を送達することおよび/またはガンマ波振動を誘発することを含む方法を提供する。場合によっては、ガンマ振動誘発波形は、視覚信号として提供される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、脳萎縮に関連する症状または疾病に関連する予期される結果を示す信号を誘発する。
本開示は、対象においてガンマ波振動を誘発することによって脳萎縮の進行を低減することを目的とする方法であって、対象においてガンマ振動誘発波形を送達することおよび/またはガンマ波振動を誘発することを含む方法を提供する。場合によっては、ガンマ振動誘発波形は、視覚信号として提供される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、脳萎縮に関連する症状または疾病に関連する予期される結果を示す信号を誘発する。
本明細書では、対象の脳の1つまたは複数の領域における脳萎縮率を低減するためのシステムおよび方法が提供され、この方法は、対象の脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘導するために対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、それによって対象の脳の1つまたは複数の領域における脳萎縮率を低減する。いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激は、1つまたは複数の刺激波形を含む。1つまたは複数の刺激波形は、視覚刺激波形、聴覚刺激波形、触覚刺激波形、機械的刺激波形、またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の刺激波形は、同期位相を有する。いくつかの実施形態では、1つまたは複数の刺激波形は、第1の刺激波形と第2の刺激波形とを備える。場合によっては、第1の刺激波形は視覚刺激波形を含む。場合によっては、第1の刺激波形は聴覚刺激波形を含む。場合によっては、第1の刺激波形は、機械的刺激波形を含む。場合によっては、第1の刺激波形は、振動触覚または触覚刺激波形を含む。
いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は聴覚刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、機械的刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は、振動触覚または触覚刺激波形を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は方形波関数を含む。いくつかの実施形態では、第1の刺激波形は正弦波関数を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は方形波関数を含む。いくつかの実施形態では、第2の刺激波形は正弦波関数を含む。
いくつかの実施形態では、非侵襲性刺激を施す工程は、非侵襲性刺激を第1の期間施す工程を含む。場合によっては、本方法は、第2の持続時間中の非侵襲的刺激に対する対象の応答を測定することをさらに含む。場合によっては、第1の持続時間および第2の持続時間は、第3の持続時間によって分離される。
本明細書において提供されるシステムおよび方法は、種々の刺激源を通して、ガンマ振動誘発波形を提供してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、視覚刺激、聴覚刺激、触覚もしくは触覚刺激、嗅覚刺激、または骨伝導のうちの1つまたは複数を通して送達される。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、少なくとも部分的に、使用者の環境内の1つまたは複数のデバイスを通して送達される。例えば、場合によっては、ガンマ振動誘発波形は、少なくとも部分的に、スピーカ、照明器具、ベッドアタッチメント、壁掛けスクリーン、または他の家庭用デバイスのうちの1つまたは複数を通して送達される。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のデバイスは、使用者の環境内の1つまたは複数のデバイスを通して、ガンマ振動誘発波形の送達を管理するように構成される、電話、タブレット、またはホームオートメーションハブなどのさらなるデバイスによって制御される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、使用者の環境内の複数のデバイスを通して送達される。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、空間内に存在する複数の対象に送達される。例示的な実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、空間内に存在する1つまたは複数のデバイスを通して、空間内の複数の対象に送達される。場合によっては、1つまたは複数のデバイスは、空間内に存在するすべての対象に同じ刺激を送達する。場合によっては、1つまたは複数のデバイスは、空間内に存在する対象のサブセットに同じ刺激を送達する。場合によっては、1つまたは複数のデバイスは、個々の対象にカスタマイズされた刺激を送達する。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、対象によって着用される衣類またはボディーアタッチメント(body attachment)を介して送達される。場合によっては、ガンマ振動誘発波形は、少なくとも部分的に、眼鏡、ゴーグル、マスク、または刺激を提供する他の装着型装置を通して送達される。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、振動触覚または触覚(タッチ)刺激を通して送達される。例えば、ガンマ振動誘発波形は、ガンマ振動の同調に充分な周波数で振動するデバイスを介して送達され得る。振動触覚刺激は、衣類またはボディーアタッチメントを介して送達されてもよい。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、視覚信号を提供する。場合によっては、視覚信号は、電球またはLEDスクリーンなどの光源を通して送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、対象によって着用される眼鏡を通して送達される視覚信号として提供される視覚刺激を含む。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、不透明または部分的に透明な眼鏡を通して送達される。そのような眼鏡は、内部の照明要素または視覚信号を提供する他の光源を含み得る。場合によっては、ウェアラブルデバイスはヘッドホンをさらに備える。いくつかの実施形態では、波形はオーディオ信号として提供される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、一組のヘッドホン、スピーカ、または一組のイヤホンなどのオーディオ源を介して送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、ヘッドホンまたはイヤホンを介して少なくとも部分的に送達される。例えば、いくつかの実施形態では、視覚および聴覚信号は、同時にともに装着されているそのようなヘッドホンおよび眼鏡によって提供される。いくつかの実施形態では、組み合わせられた視覚および聴覚信号は、1つのデバイスを介して送達される。
いくつかの実施形態では、本明細書において記載される方法およびシステムは、非侵襲性刺激に対する対象の応答を測定することをさらに含む。場合によっては、応答の測定は、第1の持続時間の間に行われる。場合によっては、応答の測定は、第2の持続時間の間に行われる。場合によっては、応答の測定は、第1の持続時間の間に行われる。場合によっては、応答の測定は、第3の持続時間の間に行われる。場合によっては、応答の測定は、第1の持続時間および第2の持続時間の間に行われる。場合によっては、応答の測定は、第3の持続時間の間に行われる。
脳の1つまたは複数の領域は、視覚皮質、体性感覚皮質、島皮質、またはそれらの任意の組み合わせを備えてもよい。いくつかの実施形態では、脳萎縮率を低下させることは、脳容積の減少率を低下させることを含む。場合によっては、脳容積の減少率は、約0.3cm3/月~約2cm3/月を含む。場合によっては、脳容積の減少率は、約0.3cm3/年~約2cm3/年を含む。
場合によっては、脳容積の減少率は、海馬容積、外側葉容積、外側心室容積、側頭葉容積、後頭葉容積、側頭皮質厚さ、後頭皮質厚さ、またはそれらの組み合わせの減少率を含む。
本開示は、対象における脳萎縮に関連する疾病、障害、または疾患を処置するためのシステムおよび方法をさらに提供し、方法は、非侵襲性刺激を対象に投与して、少なくとも1つの脳領域において同期ガンマ振動を生成することを含み、投与は、対象が経験する脳萎縮率を低減し、それによって、対象における脳萎縮に関連する疾病、障害、または疾患を処置する。場合によっては、疾病、障害、または疾患は、ミクログリア媒介性疾患を含む。場合によっては、疾病、障害、または疾患は、神経変性障害を含む。場合によっては、神経変性障害は、アルツハイマー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、バリアントCJD、Gerstmann-Straussler Scheinker症候群、致死性家族性不眠症、Kuru、またはそれらの任意の組み合わせを含む。場合によっては、疾病、障害、または疾患は、加齢を含む。
本明細書に記載されるいくつかの実施形態では、脳萎縮率は、第1の率から第2の率に低減され、第1の率は、年に少なくとも約0.5%の脳萎縮を含み、第2の率は、第1の率未満を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも0.6%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも0.7%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも0.8%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも0.9%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも1.0%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも1.1%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも1.2%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも1.3%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも2.0%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも3.0%の脳萎縮を含む。場合によっては、第1の割合は、年に少なくとも4.0%の脳萎縮を含む。
脳の萎縮に関連する認知低下を軽減するための方法およびシステムが本明細書においてさらに提供され、方法は、脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘導するために、非侵襲性刺激を必要とする対象に投与することを含み、ここで、投与は、脳が萎縮を経験する率の低下を引き起こし、それによって脳の萎縮に関連する認知低下を軽減する。
脳萎縮に関連する1つまたは複数の症状または疾病を軽減するシステムおよび方法も本明細書において開示され、方法は、(a)脳萎縮を経験している対象を同定すること、および(b)非侵襲的刺激を対象に投与することを含み、非侵襲的感覚刺激は、1つまたは複数の脳波の同期を引き起こし、それによって脳萎縮に関連する1つまたは複数の症状を低減する。場合によっては、1つまたは複数の症状または疾病は、ニューロンの喪失、記憶喪失、視力障害、失語症、バランス障害、麻痺、皮質容積の減少、CSF容積の増加、運動制御の喪失、発話困難、読書困難、灰白質容積の減少、白質容積の減少、ニューロンサイズの減少、ニューロン細胞質タンパク質の減少、またはそれらの任意の組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、対象を同定することは、対象の疾病を評価すること、対象の評価を実施すること、または対象のニューロン活性を測定することを含む。
いくつかの実施形態では、本明細書において開示されるシステムおよび方法はさらに、非侵襲的感覚刺激に対する対象の応答を評価することを含む。いくつかの実施形態では、システムおよび方法はさらに、非侵襲的感覚刺激を調節し、同期を増強することを含む。
いくつかの実施の形態では、非侵襲的刺激は、約20Hz~約70Hzの周波数を含む。いくつかの実施の形態では、非侵襲的刺激は、約30Hz~約60Hzの周波数を含む。いくつかの実施の形態では、非侵襲的刺激は、約35Hz~約45Hzの周波数を含む。
いくつかの実施形態では、調整することは、非侵襲的感覚刺激を方形波関数から正弦波関数に交番させることを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲的感覚刺激を方形波関数から正弦波関数に交番させることを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲性刺激の強度を調整することを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲的刺激の周波数を調整することを含む。場合によっては、調整することは、非侵襲的刺激の波形を含む。場合によっては、調整することは、非侵襲的感覚刺激の供給源を変更することを含む。
1つまたは複数のプロセッサによって実行可能な命令で符号化された非一時的コンピュータ可読記憶媒体も本明細書において提供され、命令は、上記で説明したシステムおよび方法のいずれか1つを実装する。さらに、少なくとも1つのプロセッサと、少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な命令とを備える少なくとも1つのデジタル処理デバイスであって、命令は、本明細書で説明される方法のいずれか1つを実装する、少なくとも1つのデジタル処理デバイスを含むコンピュータ実装システムが提供される。
本開示は、対象における脳萎縮率を低減するためのシステムをさらに提供し、システムは、a)神経刺激、聴覚刺激、または視覚刺激を対象に提供することができる刺激放出構成要素、b)プロセッサ、c)メモリデバイス、およびd)フィードバックセンサを備え、プロセッサは、(i)フィードバックセンサを通して、対象の生理学的評価、認知的評価、神経性評価、身体的評価、またはそれらの任意の組み合わせの指標を受信し、(ii)神経刺激、聴覚刺激、または視覚刺激に関連する少なくとも1つのパラメータを調整して、対象の少なくとも1つの脳領域内のニューロンによって示される神経連行の程度の改善をもたらし、それによって脳萎縮率の低下を引き起こすように、指示に基づいて刺激放出構成要素に指示する。
プログラムパラメータおよびパラメータ値
本明細書のシステムおよび方法は、特定の持続時間の間の刺激の投与または特定の頻度での刺激の投与を含み得る。例えば、場合によっては、ガンマ振動誘発波形は、約5分、約10分、約20分、約30分、約40分、約50分、または約1時間送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、30分未満送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、最大30分間送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は30分以上送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、最大1時間送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、10~20分間、20~40分間、または30~60分間送達される。刺激は、1週間までの期間にわたって送達され得る。刺激は、1~3ヶ月間送達され得る。刺激は、3~6ヶ月間送達され得る。加えて、刺激は、6ヶ月より長い期間にわたって送達されてもよい。刺激は、1週間以上、1ヶ月以上、または1年以上送達されてもよい。
本明細書のシステムおよび方法は、特定の持続時間の間の刺激の投与または特定の頻度での刺激の投与を含み得る。例えば、場合によっては、ガンマ振動誘発波形は、約5分、約10分、約20分、約30分、約40分、約50分、または約1時間送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、30分未満送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、最大30分間送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は30分以上送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、最大1時間送達される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、10~20分間、20~40分間、または30~60分間送達される。刺激は、1週間までの期間にわたって送達され得る。刺激は、1~3ヶ月間送達され得る。刺激は、3~6ヶ月間送達され得る。加えて、刺激は、6ヶ月より長い期間にわたって送達されてもよい。刺激は、1週間以上、1ヶ月以上、または1年以上送達されてもよい。
いくつかの実施形態では、刺激は、ガンマ振動誘発波形を受け取る対象が刺激を受け取ることを選択することによって期間を決定するように、開放端期間にわたって送達される。いくつかの実施形態では、刺激は、様々な持続時間の期間で送達される。例えば、刺激は、第1の持続時間および第2の持続時間にわたって送達されてもよい。第1の持続時間は、0~5分、5~10分、10~20分、20~30分、30~40分、40~50分、または50~60分であってもよい。第1の持続時間は、60分超であってもよい。第2の持続時間は、0~5分、5~10分、10~20分、20~30分、30~40分、40~50分、または50~60分であってもよい。第2の持続時間は、60分超であってもよい。第2の持続時間は、第1の持続時間と同じであり得る。第2の持続時間は、第1の持続時間と異なってもよい。
場合によっては、刺激は、毎時間ベースで提供される。場合によっては、刺激は毎日提供される。いくつかの実施形態では、刺激は、1日に複数の期間にわたって送達される。場合によっては、刺激は、週に少なくとも1回提供される。場合によっては、刺激の周波数は、所与の期間にわたって変化する。場合によっては、刺激の持続時間は、所与の期間にわたって変動する。他の場合では、刺激の周波数および刺激の持続時間の両方が、所与の期間にわたって変化する。
刺激は、例えば、少なくとも毎日、少なくとも毎週、少なくとも隔週、または少なくとも毎月提供されてもよい。場合によっては、刺激は、毎日少なくとも1時間送達される。他の場合では、刺激は、毎日少なくとも2時間送達される。いくつかの実施形態では、刺激は、毎日1時間未満送達される。いくつかの実施形態では、刺激は、毎日少なくとも3時間送達される。いくつかの実施形態では、刺激は、毎日3時間超送達される。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形の送達は、第1の信号(例えば、視覚信号、音声信号、または触覚信号)および第2の信号(例えば、視覚信号、音声信号、または触覚信号)が遅延によって互いに対してオフセットされるように実行される。いくつかの実施形態では、そのような信号は、第1の信号および第2の信号が同期されるように送達される。例えば、いくつかの実施形態では、第1の信号は第1の値を有する周波数を有し、第2の信号は第2の値を有する周波数を有する。第1の値および第2の値は異なっていてもよい。第1の値および第2の値は、実質的に同じであってもよい。いくつかの実施形態では、第1の信号および第2の信号は、複数の刺激源を介して提供される。
いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形パラメータは、種々のタイミングおよび強度パラメータを用いて構成される。いくつかの実施形態では、これらのパラメータは事前構成され、いくつかの実施形態では、それらは、少なくとも部分的に、介護者またはヘルスケア提供者などの第三者によって調整され、いくつかの実施形態では、1つまたは複数のパラメータは、使用者コンテキスト、使用者に関連する測定された睡眠品質関連パラメータ、観察された、または検出された刺激デバイスの使用のうちの1つまたは複数の測定または分析に応答して調整される。いくつかの実施形態では、ガンマ振動誘発波形は、検出または分析された神経変性疾患の症状の進行に応答して調整される。様々な周波数および様々な強度が、ガンマ振動誘発波形のためのパラメータとして使用され得る。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数の刺激パラメータは、本明細書に開示される認知機能の治療結果の様々な臨床的尺度に少なくとも部分的に基づく。いくつかの実施形態では、刺激パラメータの種々の組み合わせが、異なる期間中に使用され、後続の刺激パラメータは、少なくとも部分的に、それらの期間のうちの少なくともいくつかの間の認知機能に対する治療転帰の臨床尺度の比較に基づいて選択される。
いくつかの実施形態では、本開示は、40Hzの非侵襲的聴覚、視覚、または複合聴覚-視覚刺激を送達する。いくつかの実施形態では、刺激は、約35~45Hzの範囲内の1つまたは複数の刺激周波数で送達される。いくつかの実施形態では、「ガンマ」は、35~45Hzの範囲の周波数を指す。
いくつかの実施形態では、特定の視覚パラメータは、刺激周波数、強度(輝度)、色相、視覚パターン、空間周波数、コントラスト、およびデューティサイクルのうちの1つまたは複数を含む。例示的な実施形態では、視覚刺激は、約20Hz、約30Hz、約40Hz、約50Hz、約60Hz、または約70Hzの刺激周波数で提供される。いくつかの実施形態では、刺激波形は、50%未満のデューティサイクルを有する。いくつかの実施形態では、刺激波形は、50%を超えるデューティサイクルを有する。いくつかの実施形態では、刺激波形は、50%のデューティサイクルを有する。
いくつかの実施形態では、非侵襲的刺激は、ガンマ振動誘発波形を提供する周波数で送達される、組み合わせられた視覚および聴覚刺激として送達される。いくつかの実施形態では、視覚および聴覚刺激は、各サイクルを同時に開始するように同期される。いくつかの実施形態では、各聴覚および視覚刺激サイクルの開始は、設定された時間だけオフセットされる。いくつかの実施形態では、視覚および聴覚信号は、対象によって明確に認識され、それらの許容レベルに調整される強度で送達される。
いくつかの実施形態では、特定のオーディオパラメータは、刺激周波数、強度(容積)、およびデューティサイクルのうちの1つまたは複数を含む。いくつかの実施形態では、可聴周波数は、対象の聴覚特性に応答して、例えば、対象が聴覚においてより良好である周波数に調整される。
いくつかの実施形態では、非侵襲的刺激パラメータは、ヒト対象の脳においてガンマ波振動を誘導することを対象とする。いくつかの実施形態では、非侵襲的刺激パラメータは、ヒト対象においてアルファ波を誘導することを対象とする。いくつかの実施形態では、非侵襲的刺激パラメータは、ヒト対象においてベータ波を誘導することを対象とする。いくつかの実施形態では、非侵襲的刺激パラメータは、ヒト対象においてガンマ波を誘導し、それによって対象における脳萎縮を低減することを対象とする。
視覚刺激を介した神経刺激
本開示のシステムおよび方法は、視覚信号を使用して神経振動の周波数を制御し、そうする際に、対象における脳萎縮を遅らせることを対象とする。視覚刺激は、認知状態または認知機能に対する有害な結果を緩和または防止しながら、脳または免疫系の1つまたは複数の認知状態または認知機能に有益な効果を提供するように、神経振動の周波数を調節、制御、または別様に影響を及ぼすことができる。視覚刺激は、脳の1つまたは複数の認知状態、脳の認知機能、免疫系、または炎症に有益な効果を提供することができる脳波同調をもたらすことができる。場合によっては、視覚刺激は、視覚皮質および関連領域内などの局所効果をもたらすことができる。脳波同調は、脳の認知機能、脳の認知状態、免疫系、または炎症に関連する障害、病弊、疾患、非効率性、損傷、または他の問題を処置することができる。
本開示のシステムおよび方法は、視覚信号を使用して神経振動の周波数を制御し、そうする際に、対象における脳萎縮を遅らせることを対象とする。視覚刺激は、認知状態または認知機能に対する有害な結果を緩和または防止しながら、脳または免疫系の1つまたは複数の認知状態または認知機能に有益な効果を提供するように、神経振動の周波数を調節、制御、または別様に影響を及ぼすことができる。視覚刺激は、脳の1つまたは複数の認知状態、脳の認知機能、免疫系、または炎症に有益な効果を提供することができる脳波同調をもたらすことができる。場合によっては、視覚刺激は、視覚皮質および関連領域内などの局所効果をもたらすことができる。脳波同調は、脳の認知機能、脳の認知状態、免疫系、または炎症に関連する障害、病弊、疾患、非効率性、損傷、または他の問題を処置することができる。
神経振動は、ヒトまたは動物において生じ、中枢神経系における律動的または反復的な神経活動を含む。神経組織は、個々のニューロン内の機構によって、またはニューロン間の相互作用によって、振動活性を生成することができる。振動は、膜電位の振動として、またはシナプス後ニューロンの振動活性化を生じ得る活動電位のリズムパターンとして現れ得る。ニューロン群の同期した活動は、巨視的な振動を生じさせることができ、これは、例えば、脳波記録法(「EEG」)、脳磁図記録法(「MEG」)、機能的磁気共鳴画像法(「fMRI」)、または皮質電気記録法(「ECoG」)によって観察することができる。神経振動は、その周波数、振幅およ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、時間周波数分析を用いて神経記録から観察することができる。
例えば、EEGは、ニューロンのグループ間の振動活動を測定することができ、測定された振動活動は、デルタアクティビティは、1~4Hzの周波数帯に対応する;シータ活性は、4~8Hzの周波数帯に対応する;アルファ活性は、8~12Hzの周波数帯に対応する;ベータ活性は、13~30Hzの周波数帯に対応する;また、ガンマ活性は、30~70Hzの周波数帯に対応するなどといったように周波数帯域に分類することができる。
神経振動の周波数および存在または活動は、情報伝達、知覚、運動制御および記憶などの認知状態または認知機能に関連し得る。認知状態または認知機能に基づいて、神経振動の周波数は変化し得る。さらに、神経振動のある周波数は、1つまたは複数の認知状態または機能に有益な効果または有害な結果をもたらし得る。しかし、外部刺激を使用して神経振動を同期させて、そのような有益な効果を提供するか、またはそのような有害な結果を低減もしくは防止することは困難であり得る。
脳波同調(例えば、神経同調または脳同調)は、特定の周波数の外部刺激が脳によって知覚され、外部刺激の特定の周波数に対応する周波数で振動するニューロンをもたらす脳内の神経活動を誘発するときに生じる。したがって、脳同調は、神経振動が外部刺激の特定の周波数に対応する周波数で生じるように、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。
本開示のシステムおよび方法は、脳同調を達成するために外部視覚刺激を提供することができる。例えば、光パルスまたは高コントラスト視覚パターンなどの外部信号は、脳によって知覚されることができる。脳は、光パルスを観察または知覚することに応答して、神経振動の周波数を調整、管理、または制御することができる。所定の周波数で生成され、直接的視野または周辺視野を介して眼球によって知覚される光パルスは、脳内の神経活動を誘発し、脳波同調を誘発することができる。神経振動の周波数は、光パルスの周波数によって少なくとも部分的に影響され得る。高レベルの認知機能は、取り込まれているいくつかの領域をゲートするかまたは妨害し得るが、脳は、感覚皮質における視覚刺激に反応し得る。したがって、本開示のシステムおよび方法は、所定の周波数で放出される光パルスなどの外部視覚刺激を使用して、脳波同調を提供し、光パルスの周波数に基づいて、ニューロンのグループ間の電気活動を同期させることができる。脳の1つまたは複数の部分または領域の同調は、皮質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。光パルスの周波数は、皮質ニューロンの集合体におけるこの同期電気活動を、光パルスの周波数に対応する周波数で振動させるか、または調整することができる。
図1は、一実施形態に係る視覚脳同調を実行するためのシステムを示すブロック図である。システム(100)は、神経刺激システム(「NSS」)((105))を含むことができる。NSS(105)は、視覚NSS(105)またはNSS(105)と呼ばれることがある。要するに、NSS(105)は、光生成モジュール(110)、光調整モジュール(115)、不要周波数フィルタリングモジュール(120)、プロファイルマネージャ(125)、副作用管理モジュール(130)、フィードバックモニタ(135)、データリポジトリ(140)、視覚信号伝達構成要素(150)、フィルタリング構成要素(155)、またはフィードバック構成要素(160)のうちの1つまたは複数を含み、それらにアクセスし、それらとインターフェースし、または別様にそれらと通信することができる。光生成モジュール(110)、光調整モジュール(115)、不要周波数フィルタリングモジュール(120)、プロファイルマネージャ(125)、副作用管理モジュール(130)、フィードバックモニタ(135)、視覚信号伝達構成要素(150)、フィルタリング構成要素(155)、またはフィードバック構成要素(160)はそれぞれ、プログラマブルロジックアレイエンジンなどの少なくとも1つの処理ユニットもしくは他の論理デバイス、またはデータベースリポジトリ(150)と通信するように構成されたモジュールを含むことができる。光生成モジュール(110)、光調整モジュール(115)、不要周波数フィルタリングモジュール(120)、プロファイルマネージャ(125)、副作用管理モジュール(130)、フィードバックモニタ(135)、視覚信号伝達構成要素(150)、フィルタリング構成要素(155)、またはフィードバック構成要素(160)は、別個の構成要素、単一の構成要素、またはNSS(105)の一部であり得る。システム(100)およびNSS(105)などのその構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ、論理デバイス、または回路などのハードウェア要素を含み得る。システム(100)およびNSS(105)などのその構成要素は、図7Aおよび図7Bのシステム(700)に示す1つまたは複数のハードウェアまたはインターフェース構成要素を含むことができる。例えば、システム(100)の構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ(721)、アクセス記憶(728)、またはメモリ(722)を含むか、またはその上で実行し、ネットワークインターフェース(718)を介して通信することができる。
引き続き図1を参照すると、さらに詳細に、NSS(105)は、少なくとも1つの光生成モジュール(110)を含むことができる。光生成モジュール(110)は、1つまたは複数の所定のパラメータを有する、光パルスまたは光のフラッシュなどの視覚信号の生成を、命令を提供するか、または別様に引き起こすか、または促進するように、視覚信号伝達構成要素(150)とインターフェースするように設計および構築することができる。光生成モジュール(110)は、NSS(105)の1つまたは複数のモジュールまたは構成要素から命令またはデータパケットを受信し、処理するためのハードウェアまたはソフトウェアを含むことができる。光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に視覚信号を生成させるための命令を生成することができる。光生成モジュール(110)は、1つまたは複数の所定のパラメータを有する視覚信号を生成するように視覚信号伝達構成要素(150)を制御または可能にすることができる。
光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に通信可能に結合することができる。光生成モジュール(110)は、回路、電線、データポート、ネットワークポート、電力線、接地、電気接点、またはピンを介して、視覚信号伝達構成要素(150)と通信することができる。光生成モジュール(110)は、Bluetooth、Bluetooth Low Energy、Zigbee、Z-Wave、IEEE802.11、WIFI、3G、4G、LTE、近距離無線通信(「NFC」)、または他の短距離、中距離、または長距離通信プロトコルなどの1つまたは複数の無線プロトコルを使用して、視覚信号伝達構成要素(150)と無線通信することができる。光生成モジュール(110)は、ネットワークインターフェース(718)を含むか、またはそれにアクセスして、視覚信号伝達構成要素(150)と無線で、または有線を介して通信することができる。
光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に、1つまたは複数の所定のパラメータを有する視覚信号を生成、遮断、制御、または別様に提供させるために、様々なタイプの視覚信号伝達構成要素(150)とインターフェース接続、制御、または別様に管理することができる。光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)の光源を駆動するように構成されたドライバを含むことができる。例えば、光源は、発光ダイオード(「LED」)を含むことができ、光生成モジュール(110)は、LEDドライバ、チップ、マイクロコントローラ、演算増幅器、トランジスタ、抵抗器、または特定の電圧および電流特性を有する電気もしくは電力を提供することによってLED光源を駆動するように構成されたダイオードを含むことができる。
いくつかの実施形態では、光生成モジュール(110)は、図2Aに示されるように、光波(200)を含む視覚信号を提供するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令することができる。光波(200)は、電磁波を含むか、または電磁波で形成することができる。光波の電磁波は、それぞれの振幅を有し、電場(205)の振幅対時間および磁場(210)の振幅対時間によって示されるように、相互に直交して進行することができる。光波(200)は、波長(215)を有することができる。光波はまた、周波数を有することができる。波長(215)と周波数との積は、光波の速度であり得る。例えば、光波の速度は、真空中で約299,792,458メートル/秒とすることができる。
光生成モジュール(110)は、1つまたは複数の所定の波長または強度を有する光波を生成するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令することができる。光波の波長は、可視スペクトル、紫外スペクトル、赤外スペクトル、または光の何らかの他の波長に対応することができる。例えば、可視スペクトル範囲内の光波の波長は、390~700ナノメートル(「nm」)の範囲であり得る。可視スペクトル内で、光生成モジュール(110)はさらに、1つまたは複数の色に対応する1つまたは複数の波長を指定することができる。例えば、光生成モジュール(110)は、紫外線(例えば、10~380nm)、紫色(例えば、380~450nm)、青色(例えば、450~495nm)、緑色(例えば、495~570nm)、黄色(例えば、570~590nm)、橙色(例えば、590~620nm)、赤色(例えば、620~750nm)、または赤外線(例えば、750~1000000nm)の1つまたは複数に対応する1つまたは複数の波長を有する1つまたは複数の光波を含む視覚信号を生成するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令することができる。波長は、10nm~100マイクロメートルの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、波長は380~750nmの範囲であり得る。
光生成モジュール(110)は、光パルスを含む視覚信号を提供することを決定することができる。光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に光パルスを生成するように命令するか、または別様にそれに行わせることができる。光パルスは、光波のバーストを指すことができる。例えば、図2Bは、光波のバーストを示す。光波のバーストは、光波によって生成される電場(250)のバーストを指すことができる。光波の電場(250)のバーストは、光のパルスまたは閃光と呼ぶことができる。例えば、断続的にオンおよびオフにされる光源は、光のバースト、フラッシュ、またはパルスを生成することができる。
図2Cは、一実施形態に係る光(235a~c)のパルスを示す。光パルス(235a~c)は、y軸が光波の周波数(例えば、光波の速度を波長で割る)を表し、x軸が時間を表す周波数スペクトルのグラフによって示すことができる。視覚信号は、Faの周波数とFaとは異なる周波数との間の光波の変調を含むことができる。例えば、NSS(105)は、Faなどの可視スペクトル内の周波数と可視スペクトル外の周波数との間で光波を変調することができる。NSS(105)は、2つ以上の周波数の間、オン状態とオフ状態の間、または高電力状態と低電力状態との間で光波を変調することができる。
場合によっては、光パルスを生成するために使用される光波の周波数は、Faで一定であり得、それによって、周波数スペクトルにおいて方形波を生成する。いくつかの実施形態では、3つのパルス(235a~c)の各々は、同じ周波数Faを有する光波を含むことができる。
光パルスの各々の幅(例えば、光波のバーストの持続時間)は、パルス幅(230a)に対応することができる。パルス幅(230a)は、バーストの長さまたは持続時間を指すことができる。パルス幅(230a)は、時間または距離の単位で測定することができる。いくつかの実施形態では、パルス(235a~c)は、互いに異なる周波数を有する光波を含むことができる。いくつかの実施形態では、パルス(235a~c)は、図2Dに示すように、互いに異なるパルス幅(230a)を有することができる。例えば、図2Dの第1のパルス(235d)はパルス幅(230a)を有することができ、第2のパルス(235e)は第1のパルス幅(230a)よりも大きい第2のパルス幅(230b)を有する。第3のパルス(235f)は、第2のパルス幅(230b)よりも小さい第3のパルス幅(230c)を有することができる。第3のパルス幅(230c)はまた、第1のパルス幅(230a)未満であり得る。パルス列のパルス(235d~f)のパルス幅(230a~c)は変化し得るが、光生成モジュール(110)は、パルス列に対して一定のパルスレート間隔(240)を維持することができる。
パルス(235a~c)は、パルスレート間隔(240)を有するパルス列を形成することができる。パルスレート間隔(240)は、時間の単位を使用して定量化することができる。パルスレート間隔(240)は、パルス列(201)のパルスの周波数に基づくことができる。パルス列(201)のパルスの周波数は、変調周波数と呼ぶことができる。例えば、光生成モジュール(110)は、40Hzなどのガンマ活性に対応する所定の周波数を有するパルス列(201)を提供することができる。そうするために、光生成モジュール(110)は、周波数(例えば、1をパルス列の所定の周波数で除算する)の乗法的逆数(または逆数)をとることによって、パルスレート間隔(240)を決定することができる。例えば、光生成モジュール(110)は、パルスレート間隔(240)を0.025秒として決定するために、1を40Hzで割ることによって40Hzの乗法的逆数を取り得る。パルスレート間隔(240)は、パルス列全体にわたって一定のままであり得る。いくつかの実施形態では、パルスレート間隔(240)は、パルス列全体にわたって、またはあるパルス列から後続のパルス列まで変動することができる。いくつかの実施形態では、第2の期間中に伝送されるパルスの数は固定することができ、パルスレート間隔(240)は変化する。
いくつかの実施形態では、光生成モジュール(110)は、周波数が変化する光波を有する光パルスを生成することができる。例えば、光生成モジュール(110)は、アップチャープパルスを生成することができ、図2Eに示すように、光パルスの光波の周波数は、パルスの開始からパルスの終了まで増加する。例えば、パルス(235g)の開始時の光波の周波数はFaであり得る。パルス(235g)の光波の周波数は、パルス(235g)の中央でFaからFbに、次いでパルス(235g)の終わりでFcの最大値に増加することができる。したがって、パルス(235g)を生成するために使用される光波の周波数は、Fa~Fcの範囲であり得る。周波数は、直線的に、指数関数的に、または何らかの他の速度もしくは曲線に基づいて増加することができる。
光生成モジュール(110)は、図2Fに示すように、ダウンチャープパルスを生成することができ、光パルスの光波の周波数は、パルスの開始からパルスの終了まで減少する。例えば、パルス(235j)の開始時の光波の周波数はFdであり得る。パルス(235j)の光波の周波数は、パルス(235j)の中央でFdからFeに、次いでパルス(235j)の終わりでFfの最小値に減少することができる。したがって、パルス(235j)を生成するために使用される光波の周波数は、Fd~Ffの範囲であり得る。周波数は、直線的に、指数関数的に、または何らかの他の速度もしくは曲線に基づいて減少することができる。
視覚信号伝達構成要素(150)は、光生成モジュール(110)からの命令に応答して光パルスを生成するように設計および構築することができる。命令は、例えば、光波の周波数または波長、パルスの強度、持続時間、パルス列の周波数、パルスレート間隔、またはパルス列の持続時間(例えば、パルス列内のパルスの数または所定の周波数を有するパルス列を伝送するための時間の長さである)などの光パルスのパラメータを含むことができる。光パルスは、眼などを介して視覚的に脳によって知覚、観察、または他の方法で識別することができる。光パルスは、直接的視野または周辺視野を介して眼に伝達することができる。
図3Aは、水平直接的視野(310)および水平周辺視野を示す。図3Bは、垂直直接的視野(320)および垂直周辺視野(325)を示す。図3Cは、異なる視野において視覚信号が知覚され得る相対距離を含む、直接的視野および周辺視野の程度を図示する。視覚信号伝達構成要素(150)は、光源(305)を含むことができる。光源(305)は、人の眼の直接的視野(310または320)に光パルスを伝送するように配置することができる。NSS(105)は、人が光パルスにより多くの注意を払い得るので脳同調を促進し得るため、光パルスを直接的視野(310)または(320)に伝送するように構成され得る。注意レベルは、脳内で直接的に、人の眼球挙動を通して間接的に、または能動的フィードバック(例えば、マウス追跡)によって定量的に測定することができる。
光源(305)は、人の眼の周辺視野(315または325)に光パルスを伝送するように配置することができる。例えば、NSS(105)は、周辺視野(315または325)に光パルスを伝送することができるが、これは、これらの光パルスが、読書、歩行、運転などの他のタスクを行っているかもしれない人に気を散らさない可能性があるためである。したがって、NSS(105)は、周辺視野を介して光パルスを伝送することによって、微妙な進行中の視覚脳刺激を提供することができる。
いくつかの実施形態では、光源(305)は頭部装着型であり得るが、他の実施形態では、光源(305)は、対象の手によって保持される、スタンド上に載置される、天井から吊り下げられる、または椅子に接続される、あるいは光を直接または周辺視野に向かって指向するように位置付けられることができる。例えば、椅子または外部支持システムは、対象の視野と視覚刺激との間の固定された/所与の関係を維持しながら視覚入力を提供するように、光源(305)を含むか、または位置付けることができる。システムは没入型体験を提供することができる。例えば、システムは、光源を含む不透明または部分的に不透明なドームを含むことができる。ドームは、対象が椅子に座ったり座ったりする間、対象の頭部の上に配置することができる。ドームは、対象の視野の部分を被覆し、それによって、外部伸延を低減し、脳の領域の同調を促進することができる。
光源(305)は、任意のタイプの光源または発光デバイスを含むことができる。光源は、レーザなどのコヒーレント光源を含むことができる。光源(305)は、LED、有機LED、蛍光光源、白熱光、または任意の他の発光デバイスを含むことができる。光源は、ランプ、電球、または様々な色(例えば、白色、赤色、緑色、青色である)の1つまたは複数の発光ダイオードを含むことができる。いくつかの実施形態では、光源は、任意のスペクトルまたは波長範囲の発光ダイオードなどの半導体発光デバイスを含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、広帯域ランプまたは広帯域光源を含む。いくつかの実施形態では、光源はブラックライトを含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、中空陰極ランプ、蛍光管光源、ネオンランプ、アルゴンランプ、プラズマランプ、キセノンフラッシュランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ、または硫黄ランプを含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、レーザまたはレーザダイオードを含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、OLED、PHOLED、QDLED、または有機材料を利用する光源の任意の他の変形例を含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は単色光源を含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は多色光源を含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、部分的に紫外光のスペクトル範囲内の光を放出する光源を含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、可視光のスペクトル範囲内の光を部分的に放出するデバイス、製品、または材料を含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、赤外光のスペクトル範囲内の光を部分的に発するかまたは放射するデバイス、製品または材料である。いくつかの実施形態では、光源(305)は、可視スペクトル範囲内の光を発または放出するデバイス、製品、または材料を含む。いくつかの実施形態では、光源(305)は、光がそれを通して光源から放出される、光ガイド、光ファイバ、または導波管を含む。
いくつかの実施形態では、光源(305)は、光を反射または方向転換するための1つまたは複数のミラーを含む。例えば、ミラーは、直接的視野(310もしくは320)、または周辺視野(315もしくは325)に向かって光を反射または方向転換することができる。光源(305)は、微小電気機械デバイス(「MEMS」)と相互作用することを含むことができる。光源(305)は、デジタル光プロジェクタ(「DLP」)を含むか、またはそれと相互作用することができる。いくつかの実施形態では、光源(305)は、周囲光または太陽光を含むことができる。周囲光または太陽光は、1つまたは複数の光学レンズによって集束され、直接的視野または周辺視野に向かって方向付けられることができる。周囲光または太陽光は、1つまたは複数のミラーによって、方向付けられた視野または周辺視野に向かって方向付けられ得る。
光源が周囲光である場合、周囲光は位置決めされないが、周囲光は直接的視野または周辺視野を介して眼に入ることができる。いくつかの実施形態では、光源(305)は、光パルスを直接的視野または周辺視野に向けるように位置決めすることができる。例えば、1つまたは複数の光源(305)は、図4Aに図示されるように、フレーム(400)に取り付けられ、付けられ、結合され、機械的に結合され、または別様に提供されることができる。いくつかの実施形態では、視覚信号伝達構成要素(150)は、フレーム(400)を含むことができる。1つまたは複数の光源(305)を含むフレーム(400)に関連したNSS(105)の動作のさらなる詳細は、「NSS Operating With A Frame」とラベル付けされたセクションにおいて以下に提供される。したがって、光源は、光学光源、機械的光源、または化学光源などの任意のタイプの光源を含むことができる。光源は、光の前で回転するファンまたは気泡など、光の振動パターンを生成、放出、または反射することができる反射性または不透明な任意の材料または物体を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源は、眼に見えない光学的錯覚、眼内にある生理学的現象(例えば、眼球を押すこと)、または眼に適用される化学物質を含むことができる。
視覚刺激を介した神経刺激のために構成されたシステムおよびデバイス
ここで図4Aを参照すると、フレーム(400)は、人の頭部上に配置または位置付けられるように設計および構築することができる。フレーム(400)は、人が着用するように構成することができる。フレーム(400)は、定位置に留まるように設計および構築することができる。フレーム(400)は、着用され、人が座る、立つ、歩く、走る、または平らに横たわるときに定位置に留まるように構成され得る。光源(305)は、これらの様々な位置の間に人の眼に向かって光パルスを投影するようにフレーム(400)上に構成することができる。いくつかの実施形態では、光源(305)は、光パルスが網膜によって知覚されるように眼瞼を貫通するように、眼瞼が閉じている場合、人の眼に向かって光パルスを投影するように構成されることができる。フレーム(400)は、ブリッジ(420)を含むことができる。フレーム(400)は、ブリッジ(420)に結合された1つまたは複数のアイワイヤ(415)を含むことができる。ブリッジ(420)は、アイワイヤ(415)の間に配置することができる。フレーム(400)は、1つまたは複数のアイワイヤ(415)から延在する1つまたは複数のテンプルを含むことができる。いくつかの実施形態では、アイワイヤ(415)は、レンズ(425)を含むか、または保持することができる。いくつかの実施形態では、アイワイヤ(415)は、固体材料(425)またはカバー(425)を含むか、または保持することができる。レンズ、固体材料、またはカバー(425)は、透明、半透明、不透明、または外光を完全に遮断することができる。
ここで図4Aを参照すると、フレーム(400)は、人の頭部上に配置または位置付けられるように設計および構築することができる。フレーム(400)は、人が着用するように構成することができる。フレーム(400)は、定位置に留まるように設計および構築することができる。フレーム(400)は、着用され、人が座る、立つ、歩く、走る、または平らに横たわるときに定位置に留まるように構成され得る。光源(305)は、これらの様々な位置の間に人の眼に向かって光パルスを投影するようにフレーム(400)上に構成することができる。いくつかの実施形態では、光源(305)は、光パルスが網膜によって知覚されるように眼瞼を貫通するように、眼瞼が閉じている場合、人の眼に向かって光パルスを投影するように構成されることができる。フレーム(400)は、ブリッジ(420)を含むことができる。フレーム(400)は、ブリッジ(420)に結合された1つまたは複数のアイワイヤ(415)を含むことができる。ブリッジ(420)は、アイワイヤ(415)の間に配置することができる。フレーム(400)は、1つまたは複数のアイワイヤ(415)から延在する1つまたは複数のテンプルを含むことができる。いくつかの実施形態では、アイワイヤ(415)は、レンズ(425)を含むか、または保持することができる。いくつかの実施形態では、アイワイヤ(415)は、固体材料(425)またはカバー(425)を含むか、または保持することができる。レンズ、固体材料、またはカバー(425)は、透明、半透明、不透明、または外光を完全に遮断することができる。
1つまたは複数の光源(305)は、アイワイヤ(415)、レンズもしくは他の固体材料(425)、またはブリッジ(420)上に、またはそれに隣接して位置付けることができる。例えば、光源(305)は、光パルスを直接的視野内に送るために、固体材料(425)上のアイワイヤ(415)の中央に配置することができる。いくつかの実施形態では、光源(305)は、周辺視野に向かって光パルスを伝送するために、テンプル(410)に連結されるアイワイヤ(415)の角などのアイワイヤ(415)の角に位置付けられることができる。
NSS(105)は、片眼または両眼を介して視覚脳同調を行うことができる。例えば、NSS(105)は、光パルスを片眼または両眼に向けることができる。NSS(105)は、フレーム(400)および2つのアイワイヤ(415)を含む視覚信号伝達構成要素(150)とインターフェースすることができる。しかし、視覚信号伝達構成要素(150)は、光パルスを第1の眼に指向するように構成および位置付けられる、単一の光源(305)を含んでもよい。視覚信号伝達構成要素(150)は、光源(305)から生成された光パルスが第2の眼に入らないようにするかまたは遮断する光遮断構成要素をさらに含むことができる。視覚信号伝達構成要素(150)は、脳同調プロセス中に光が第2の眼に進入することを遮断または防止することができる。
いくつかの実施形態では、視覚信号伝達構成要素(150)は、代替的に、光パルスを第1の眼および第2の眼に伝送または指向することができる。例えば、視覚信号伝達構成要素(150)は、第1の時間間隔の間、光パルスを第1の眼に指向することができる。視覚信号伝達構成要素(150)は、第2の時間間隔の間、光パルスを第2の眼に指向することができる。第1の時間間隔および第2の時間間隔は、同じ時間間隔、重複する時間間隔、相互排他的な時間間隔、または後続の時間間隔であり得る。
図4Bは、アイワイヤ(415)を通って入る光の少なくとも一部分を遮断することができるシャッタ(435)のセットを備えるフレーム(400)を示す。シャッタ(435)のセットは、アイワイヤ(415)を通って入る周囲光または太陽光を断続的に遮断することができる。シャッタ(435)のセットは、開いた状態で、光がアイワイヤ(415)を通って入ることを可能にし、閉じた状態で、アイワイヤ(415)を通って入る光を少なくとも部分的に遮断することができる。1つまたは複数のシャッタ(430)を含むフレーム(400)に関連したNSS(105)の動作のさらなる詳細は、「NSS Operating With A Frame」とラベル付けされたセクションにおいて以下に提供される。
シャッタ(435)のセットは、1つまたは複数のアクチュエータによって開閉される1つまたは複数のシャッタ(430)を含むことができる。シャッタ(430)は、1つまたは複数の材料から形成することができる。シャッタ(430)は、1つまたは複数の材料を含むことができる。シャッタ(430)は、光を少なくとも部分的に遮断または減衰することができる材料を含む、またはそれから形成されることができる。
フレーム(400)は、シャッタ(435)のセットまたは個々のシャッタ(430)を少なくとも部分的に開閉するように構成された1つまたは複数のアクチュエータを含むことができる。フレーム(400)は、シャッタ(435)を開閉するための1つまたは複数のタイプのアクチュエータを含むことができる。例えば、アクチュエータは、機械的に駆動されるアクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、磁気駆動アクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、空気圧アクチュエータを含むことができる。アクチュエータは油圧アクチュエータを含むことができる。アクチュエータは圧電アクチュエータを含むことができる。アクチュエータは、微小電気機械システム(「MEMS」)を含むことができる。
シャッタ(435)のセットは、電気的技法または化学的技法を介して開閉される1つまたは複数のシャッタ(430)を含むことができる。例えば、シャッタ(430)またはシャッタ(435)のセットは、1つまたは複数の化学物質から形成され得る。シャッタ(430)またはシャッタのセットは、1つまたは複数の化学物質を含むことができる。シャッタ(430)またはシャッタ(435)のセットは、光を少なくとも部分的に遮断または減衰することができる化学物質を含む、またはそれから形成されることができる。
例えば、シャッタ(430)またはシャッタ(435)のセットは、光をフィルタリング、減衰または遮断するように構成されたフォトクロミックレンズを含むことができる。フォトクロミックレンズは、日光に曝されると自動的に暗くなることができる。フォトクロミックレンズは、レンズを暗くするように構成された分子を含むことができる。分子は、紫外線または他の光波長などの光波によって活性化することができる。したがって、フォトクロミック分子は、所定の波長の光に応答してレンズを暗くするように構成することができる。
シャッタ(430)またはシャッタ(435)のセットは、エレクトロクロミックガラスまたはプラスチックを含むことができる。エレクトロクロミックガラスまたはプラスチックは、電圧または電流に応答して、明るい状態から暗い状態(例えば、透明から不透明)に変化することができる。エレクトロクロミックガラスまたはプラスチックは、ガラスまたはプラスチック上に堆積される金属酸化物コーティング、複数の層、およびガラスを明るくまたは暗くするために層間の2つの電極間を移動するリチウムイオンを含むことができる。
シャッタ(430)またはシャッタ(435)のセットは、マイクロシャッタを含むことができる。マイクロシャッタは、100×200ミクロンの小さなウィンドウを含むことができる。マイクロシャッタは、ワッフル様グリッドでアイフレーム(415)内に配列することができる。個々のマイクロシャッタは、アクチュエータによって開閉することができる。アクチュエータは、マイクロシャッタを越えて掃引してマイクロシャッタを開閉する磁気アームを含むことができる。開放マイクロシャッタは、光がアイフレーム(415)を通して進入することを可能にすることができ、一方、閉鎖マイクロシャッタは、光を遮断、減衰、またはフィルタリングすることができる。
NSS(105)は、アクチュエータを駆動して、40Hzなどの所定の周波数で1つまたは複数のシャッタ(430)またはシャッタのセット(435)を開閉することができる。シャッタ(430)を所定の周波数で開閉することにより、シャッタ(430)は、フラッシュ光を所定の周波数でアイワイヤ(415)に通過させることができる。したがって、シャッタ(435)のセットを含むフレーム(400)は、図4Aに示すフレーム(400)に結合された光源(305)など、フレーム(400)に結合された別個の光源を含まなくてもよく、または使用しなくてもよい。
いくつかの実施形態では、視覚信号伝達構成要素(150)または光源(305)は、図4Cに示されるように、仮想現実ヘッドセット(401)を参照する、またはそれに含まれることができる。例えば、仮想現実ヘッドセット(401)は、光源(305)を受容するように設計および構築することができる。光源(305)は、スマートフォンまたはモバイル通信デバイスなどの表示デバイスを有するコンピューティングデバイスを含むことができる。仮想現実ヘッドセット(401)は、光源(305)を受け入れるように開くカバー(440)を含むことができる。カバー(440)は閉じた状態で、光源(305)を適所にロックまたは保持することができる。閉じた状態で、カバー(440)ならびにケース(450および445)は、光源(305)のためのエンクロージャを形成することができる。このエンクロージャは、望ましくない視覚的注意散漫を最小化または排除する没入型体験を提供することができる。仮想現実ヘッドセットは、脳波同調を最大化する環境を提供することができる。仮想現実ヘッドセットは、拡張現実体験を提供することができる。いくつかの実施形態では、光源(305)は、画像が表面から眼に向かって反射されるように、別の表面上に画像を形成することができる(例えば、フリッカオブジェクトまたは現実の拡張部分をスクリーン上にオーバーレイするヘッドアップディスプレイ)。仮想現実ヘッドセット(401)と併せてNSS(105)の動作のさらなる詳細は、以下で、「視覚刺激を介した神経刺激のために構成されたシステムおよびデバイス」とラベル付けされたセクションで提供される。
仮想現実ヘッドセット(401)は、仮想現実ヘッドセット(401)を人の頭部に固定するように構成されたストラップ(455および460)を含む。仮想現実ヘッドセット(401)は、ウォーキングまたはランニングなどの身体活動中に着用されるヘッドセット(401)の動きを最小限に抑えるように、ストラップ(455および460)を介して固定することができる。仮想現実ヘッドセット(401)は、(460または455)から形成された頭蓋キャップを含むことができる。
フィードバックセンサ(605)は、電極、乾燥電極、ゲル電極、生理食塩水浸漬電極、または接着剤ベースの電極を含むことができる。
図5A~図5Dは、光源(305)として表示画面(305)を有するタブレットコンピューティングデバイス(500)または他のコンピューティングデバイス(500)を含むことができる視覚信号伝達構成要素(150)の実施形態を示す。視覚信号伝達構成要素(150)は、表示画面(305)または光源(305)を介して、光パルス、光フラッシュ、または光のパターンを伝送することができる。
図5Aは、光を透過させる表示画面(305)または光源(305)を示す。光源(305)は、可視スペクトルの波長を含む光を透過させることができる。NSS(105)は、光源(305)を介して光を伝送するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令することができる。NSS(105)は、所定のパルスレート間隔を有する光または光パルスのフラッシュを伝送するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令することができる。例えば、図5Bは、光源が光を放出しないか、または最小限のもしくは低減された量の光を放出するように、オフにされるか、または無効にされる光源(305)を図示する。視覚信号伝達構成要素(150)は、光のフラッシュが所定の周波数、例えば40Hzを有するように、タブレットコンピューティングデバイス(500)に光源(305)をイネーブル(例えば図5A)およびディセーブル(例えば図5B)させることができる。視覚信号伝達構成要素(150)は、光源(305)を2つ以上の状態間でトグルまたは切り替えて、所定の周波数を有する光または光パルスのフラッシュを生成することができる。
いくつかの実施形態では、光生成モジュール(110)は、図5Cおよび5Dに示されるように、表示デバイス(305)または光源(305)を介して、光のパターンを表示するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令または行わせることができる。光生成モジュール(110)は、光または光パルスのフラッシュを生成するために、視覚信号伝達構成要素(150)を2つ以上のパターン間でフリッカ、トグル、または切り替えさせることができる。パターンは、例えば、交互のチェッカーボードパターン(510および515)を含むことができる。パターンは、ある状態から別の状態に切り替えるまたは調整することができる記号、文字、または画像を含むことができる。例えば、背景色に対する文字またはテキストの色を反転させて、第1の状態(510)と第2の状態(515)との間の切り替えを生じさせることができる。前景色および背景色を所定の周波数で反転させることにより、神経振動の周波数の調整または管理を容易にすることができる視覚的変化を示すことによって光パルスを生成することができる。タブレット(500)に関連したNSS(105)の動作のさらなる詳細は、「タブレットとともに動作するNSS」とラベル付けされたセクションにおいて以下に提供される。
いくつかの実施形態では、光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に、脳または特定の皮質の特定のまたは所定の部分を刺激するように構成された画像を点滅、トグル、または画像間で切り替えるように命令または行わせることができる。光または画像ベースの刺激の提示、形態、色、動きおよび他の態様は、刺激を処理するためにどの皮質または皮質を動員するかを決定することができる。視覚信号伝達構成要素(150)は、刺激の提示を調節することによって皮質の個別の部分を刺激して、特定のまたは全般的な関心領域を標的とすることができる。視野内の相対位置、入力の色、または光刺激の動きおよび速度は、皮質のどの領域が刺激されるかを決定することができる。
例えば、脳は、所定のタイプの視覚刺激を処理する少なくとも2つの部分を含むことができ、主要な視覚皮質は脳の左側にあり、カルカリン亀裂は脳の右側にある。これらの2つの部分の各々は、所定のタイプの視覚刺激を処理する1つまたは複数の複数のサブ部分を有することができる。例えば、カルカリン亀裂は、動きに強く応答するが静止物体を登録しないニューロンを含むことができる領域V5と呼ばれるサブ部分を含むことができる。領域V5に損傷を有する対象は、運動失明を有し得るが、そうでなければ正常な視力を有し得る。別の実施例では、主要視覚皮質は、色知覚に特化したニューロンを含むことができる、領域V4と称される下位部分を含むことができる。領域V4に損傷を有する対象は、色盲を有し、灰色の陰影で物体のみを知覚し得る。別の実施例では、一次視覚皮質は、コントラストエッジに強く応答し、画像を別個のオブジェクトにセグメント化するのに役立つニューロンを含む、領域VIと称される下位部分を含むことができる。
したがって、光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に、あるタイプの静止画像もしくはビデオを形成するように、またはフリッカを生成するように、または脳もしくは特定の皮質の特定のもしくは所定の部分を刺激するように構成される画像間でトグルするように命令または行わせることができる。例えば、光生成モジュール(110)は、人間の顔の画像を生成して紡錘状の顔領域を刺激するように視覚信号伝達構成要素(150)に指示するまたは生成させることができ、これは、造血促進症または顔の失明を有する対象のための脳同調を容易にすることができる。光生成モジュール(110)は、視覚信号伝達構成要素(150)に、対象の脳のこの領域を標的とするように点滅する顔の画像を生成するように命令するか行わせることができる。別の例では、光生成モジュール(110)は、コントラストエッジに強く応答する一次視覚皮質のニューロンを刺激するためにエッジまたは線画を含む画像を生成するように視覚信号伝達構成要素(150)に命令することができる。
NSS(105)は、少なくとも1つの光調整モジュール(115)を含み、それにアクセスし、それとインターフェースし、またはそうでなければそれと通信することができる。光調整モジュール(115)は、環境変数(例えば、光強度、タイミング、入射光、環境光、眼瞼の状態など)を測定または検証して、視覚信号の周波数、振幅、波長、強度パターンまたは他のパラメータなどの視覚信号に関連するパラメータを調整するように設計および構築することができる。光調整モジュール(115)は、プロファイル情報またはフィードバックに基づいて視覚信号のパラメータを自動的に変更することができる。光調整モジュール(115)は、フィードバックモニタ(135)からフィードバック情報を受信することができる。光調整モジュール(115)は、副作用管理モジュール(130)から命令または情報を受信することができる。光調整モジュール(115)は、プロファイルマネージャ(125)からプロファイル情報を受信することができる。
NSS(105)は、少なくとも1つの不要周波数フィルタリングモジュール(120)を含み、それにアクセスし、それとインターフェースし、またはそうでなければそれと通信することができる。不要周波数フィルタリングモジュール(120)は、そのような視覚信号の量が脳によって知覚されることを防止または低減するのに望ましくない視覚信号の周波数を遮断、軽減、低減、または別様に除去するように設計および構築することができる。不要周波数フィルタリングモジュール(120)は、フィルタリング構成要素(155)に、ニューラル振動に対する望ましくない周波数の影響をブロックさせ、減衰させ、または低減させるために、フィルタリング構成要素(155)とインターフェースし、指示し、制御し、または他の方法で通信することができる。
NSS(105)は、少なくとも1つのプロファイルマネージャ(125)を含み、それにアクセスし、それとインターフェースし、またはそうでなければそれと通信することができる。プロファイルマネージャ(125)は、視覚脳同調に関連する1人または複数の対象に関連する情報を記憶、更新、検索、または管理するように設計または構築することができる。プロファイル情報は、例えば、履歴治療情報、履歴脳同調情報、投与情報、光波のパラメータ、フィードバック、生理学的情報、環境情報、または脳同調のシステムおよび方法に関連する他のデータを含むことができる。
NSS(105)は、少なくとも1つの副作用管理モジュール(130)を含み、それにアクセスし、それとインターフェースし、またはそうでなければそれと通信することができる。副作用管理モジュール(130)は、副作用を低減するために視覚信号の1つまたは複数のパラメータを変更するために、光調整モジュール(115)または光生成モジュール(110)に情報を提供するように設計および構築され得る。副作用には、例えば、悪心、片頭痛、疲労、発作、眼精疲労、または視力喪失が含まれ得る。
副作用管理モジュール(130)は、視覚信号のパラメータを変化させるか変更するようにNSS(105)の構成要素に自動的に命令することができる。副作用管理モジュール(130)は、副作用を低減するために所定の閾値で構成することができる。例えば、副作用管理モジュール(130)は、パルス列の最大持続時間、光波の最大強度、最大振幅、パルス列の最大デューティサイクル(例えば、パルス幅にパルス列の周波数を乗じる)、ある期間における脳波同調のための治療の最大数(例えば、1時間、2時間、12時間、または24時間)を用いて構成することができる。
副作用管理モジュール(130)は、フィードバック情報に応答して視覚信号のパラメータの変化を引き起こすことができる。副作用管理モジュール(130)は、フィードバックモニタ(135)からフィードバックを受信することができる。副作用管理モジュール(130)は、フィードバックに基づいて視覚信号のパラメータを調整することを決定することができる。副作用管理モジュール(130)は、フィードバックを閾値と比較して、視覚信号のパラメータを調整することを決定することができる。
副作用管理モジュール(130)は、現在の視覚信号およびフィードバックにポリシーまたはルールを適用して視覚信号に対する調整を決定するポリシーエンジンで構成することができるか、それを含むことができる。例えば、視覚信号を受信する患者が閾値を上回る心拍数または脈拍数を有することをフィードバックが示す場合、副作用管理モジュール(130)は、脈拍数が閾値を下回る値、または閾値を下回る第2の閾値を下回る値に安定するまで、パルス列をオフにすることができる。
NSS(105)は、少なくとも1つのフィードバックモニタ(135)を含み、それにアクセスし、それとインターフェースし、またはそうでなければそれと通信することができる。フィードバックモニタは、フィードバック構成要素(160)からフィードバック情報を受信するように設計および構築することができる。フィードバック構成要素(160)は、例えば、温度センサ、心拍数または脈拍数モニタ、生理学的センサ、周囲光センサ、周囲温度センサ、アクチグラフィを介した睡眠状態、血圧モニタ、呼吸数モニタ、脳波センサ、EEGプローブ、人間の眼の前部と後部との間に存在する角膜-網膜立位電位を測定するように構成された眼電図検査(「EOG」)プローブ、加速度計、ジャイロスコープ、運動検出器、近接センサ、カメラ、マイクロフォン、または光検出器などのフィードバックセンサ(605)を含むことができる。
いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(500)は、図5Cおよび5Dに示されるように、フィードバック構成要素(160)またはフィードバックセンサ(605)を含むことができる。例えば、タブレット(500)上のフィードバックセンサは、光源(305)を見ている人の画像を捕捉することができる前面カメラを含むことができる。
図6Aは、フレーム(400)上に設けられた1つまたは複数のフィードバックセンサ(605)を示す。いくつかの実施形態では、フレーム(400)は、ブリッジ(420)またはアイワイヤ(415)の一部などのフレームの一部に設けられた1つまたは複数のフィードバックセンサ(605)を含むことができる。フィードバックセンサ(605)は、光源(305)に設けるか、または結合することができる。フィードバックセンサ(605)は、光源(305)から分離することができる。
フィードバックセンサ(605)は、NSS(105)と相互作用または通信することができる。例えば、フィードバックセンサ(605)は、検出されたフィードバック情報またはデータをNSS(105)(例えば、フィードバックモニタ(135))に提供することができる。フィードバックセンサ(605)は、例えばフィードバックセンサ(605)が情報を検出または感知するとき、リアルタイムでデータをNSS(105)に提供することができる。フィードバックセンサ(605)は、1分、2分、5分、10分、1時間、2時間、4時間、12時間、または24時間などの時間間隔に基づいて、フィードバック情報をNSS(105)に提供することができる。フィードバックセンサ(605)は、閾値を超えるまたは閾値を下回るフィードバック測定値などの条件またはイベントに応答して、フィードバック情報をNSS(105)に提供することができる。フィードバックセンサ(605)は、フィードバックパラメータの変化に応答してフィードバック情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、情報の要求をフィードバックセンサ(605)にピング、クエリ、または送ることができ、フィードバックセンサ(605)は、ピング、要求、またはクエリに応答してフィードバック情報を提供することができる。
図6Bは、人の頭部に、頭部上に、または頭部の近くに配置または配置されたフィードバックセンサ(605)を示す。フィードバックセンサ(605)は、例えば、脳波活動を検出するEEGプローブを含むことができる。
フィードバックモニタ(135)は、1つまたは複数のフィードバックセンサ(605)からのフィードバック情報を検出、受信、取得、または別様に識別することができる。フィードバックモニタ(135)は、さらなる処理または記憶のために、フィードバック情報をNSS(105)の1つまたは複数の構成要素に提供することができる。例えば、プロファイルマネージャ(125)は、データリポジトリ(140)に記憶されたプロファイルデータ構造(145)をフィードバック情報で更新することができる。プロファイルマネージャ(125)は、フィードバック情報を、視覚脳刺激を受ける患者または人の識別子、ならびにフィードバック情報の受信または検出に対応するタイムスタンプおよび日付スタンプと関連付けることができる。
フィードバックモニタ(135)は、注意レベルを決定することができる。注意レベルは、脳刺激に使用される光パルスに提供される焦点を指すことができる。フィードバックモニタ(135)は、様々なハードウェアおよびソフトウェア技術を用いて注意レベルを決定することができる。フィードバックモニタ(135)は、注意レベル(例えば、1が低注意で10が高注意である1~10、1が低注意で100が高注意である1~100、またはその逆、0が低注意で1が高注意である0~1、またはその逆である)にスコアを割り当て、注意レベル(例えば、低、中、高)を分類し、注意を等級付けし(例えば、A、B、C、DまたはF)、または別様に注意レベルの指示を提供することができる。
場合によっては、フィードバックモニタ(135)は、注意レベルを識別するために人の眼球運動を追跡することができる。フィードバックモニタ(135)は、アイトラッカを含むフィードバック構成要素(160)とインターフェースすることができる。フィードバックモニタ(135)は(例えば、フィードバック構成要素(160)を介して)、人の眼球運動を検出し記録し、記録された眼球運動を分析して、注意スパンまたは注意レベルを決定することができる。フィードバックモニタ(135)は、隠された注意に関連する情報を表示または提供することができる視線を測定することができる。例えば、フィードバックモニタ(135)は(例えば、フィードバック構成要素(160)を介して)、眼の周りの皮膚電位を測定するために、眼電図検査(「EOG」)を用いて構成することができ、これは、眼が頭部に対して向いている方向を示すことができる。いくつかの実施形態では、EOGは、頭部に対する眼の方向を決定するために移動できないように頭部を安定させるためのシステムまたはデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、EOGは、頭部の位置を判定し、次いで、頭部に対する眼の方向を判定するように、頭部追跡器システムを含む、またはそれと連動することができる。
いくつかの実施形態では、フィードバックモニタ(135)およびフィードバック構成要素(160)は、瞳孔または角膜反射のビデオ検出を使用して、眼の方向または眼球運動を決定または追跡することができる。例えば、フィードバック構成要素(160)は、1つまたは複数のカメラまたはビデオカメラを含むことができる。フィードバック構成要素(160)は、眼に向けて光パルスを送信する赤外線源を含むことができる。光は、眼によって反射されることができる。フィードバック構成要素(160)は、反射の位置を検出することができる。フィードバック構成要素(160)は、反射の位置を捕捉または記録することができる。フィードバック構成要素(160)は、反射に対して画像処理を実行して、眼の方向または眼の注視方向を決定または計算することができる。
フィードバックモニタ(135)は、眼の方向または動きを、同じ人の過去の(historical)眼の方向または動き、名称上の(nominal)眼の動き、または他の過去の眼の動き情報と比較して、注意レベルを決定することができる。例えば、眼がパルス列中に光パルスに焦点が合っている場合、フィードバックモニタ(135)は、注意レベルが高いと判定することができる。フィードバックモニタ(135)が、眼がパルス列の25%にわたってパルス列から離れて移動したと判定する場合、フィードバックモニタ(135)は、注意レベルが中程度であると判定することができる。フィードバックモニタ(135)が、眼球運動がパルス列の50%を超えて発生した、または眼球がパルス列に50%を超えて焦点が合わなかったと判定した場合、フィードバックモニタ(135)は、注意レベルが低いと判定することができる。
いくつかの実施形態では、システム(100)は、光源から放出される光のスペクトル範囲を制御するためのフィルタ(例えば、フィルタリング構成要素(155))を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源は、偏光子、フィルタ、プリズム、またはフォトクロミック材料、あるいはエレクトロクロミックガラスまたはプラスチックなどの、放出される光に影響を及ぼす光反応性材料を含む。フィルタリング構成要素(155)は、不要周波数フィルタリングモジュール(120)から命令を受信して、光の1つまたは複数の周波数を遮断または減衰することができる。
フィルタリング構成要素(155)は、1つまたは複数の他の範囲の波長または色を遮断しながら、特定の範囲の波長または色の光を選択的に透過することができる光学フィルタを含むことができる。光学フィルタは、ある範囲の波長について入射光波の大きさまたは位相を変更することができる。光学フィルタは、吸収フィルタ、または干渉もしくはダイクロイックフィルタを含むことができる。吸収フィルタは、光子のエネルギーを取り込んで、光波の電磁エネルギーを吸収体の内部エネルギー(例えば、熱エネルギー)に変換することができる。媒体の光子の一部の吸収による、媒体を通って伝搬する光波の強度の低減は、減衰と呼ぶことができる。
インターフェースフィルタまたはダイクロイックフィルタは、光の1つまたは複数のスペクトル帯域を反射するが、光の他のスペクトル帯域を透過する光学フィルタを含むことができる。インターフェースフィルタまたはダイクロイックフィルタは、1つまたは複数の波長に対してほぼゼロの吸収係数を有し得る。インターフェースフィルタは、ハイパス、ローパス、バンドパス、または帯域阻止であり得る。インターフェースフィルタは、異なる屈折率を有する誘電材料または金属材料の1つまたは複数の薄層を含むことができる。
例示的な実装形態では、NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)、フィルタリング構成要素(155)、およびフィードバック構成要素(160)とインターフェースすることができる。視覚信号伝達構成要素(150)は、ガラスフレーム(400)および1つまたは複数の光源(305)などのハードウェアまたはデバイスを含むことができる。フィルタリング構成要素(155)は、フィードバックセンサ(605)などのハードウェアまたはデバイスを含むことができる。フィルタリング構成要素(155)は、偏光レンズ、シャッタ、エレクトロクロミック材料またはフォトクロミック材料などのハードウェア、材料または化学物質を含むことができる。
コンピューティング環境
図7Aおよび図7Bは、コンピューティングデバイス(700)のブロック図を示す。図7Aおよび7Bに示されるように、各コンピューティングデバイス(700)は、中央処理ユニット(721)と、メインメモリユニット(722)とを含む。図7Aに示されるように、コンピューティングデバイス(700)は、記憶装置(728)、インストールデバイス(716)、ネットワークインターフェース(718)、I/Oコントローラ(723)、表示デバイス(724a~724n)、キーボード(726)、およびポインティングデバイス(727)、例えば、マウスを含むことができる。記憶装置(728)は、限定ではないが、オペレーティングシステム、ソフトウェア、および神経刺激システム(「NSS」)(701)のソフトウェアを含むことができる。NSS(701)は、NSS(105)、NSS(905)、またはNSOS(1605)のうちの1つまたは複数を含むか、またはそれを参照することができる。図7Bに示されるように、各コンピューティングデバイス(700)はまた、追加の随意の要素、例えば、メモリポート(703)と、ブリッジ(770)と、1つまたは複数の入力/出力デバイス(730a~730n)(概して、参照番号(730)を使用して参照される)と、中央処理ユニット(721)と通信するキャッシュメモリ(740)とを含むことができる。
図7Aおよび図7Bは、コンピューティングデバイス(700)のブロック図を示す。図7Aおよび7Bに示されるように、各コンピューティングデバイス(700)は、中央処理ユニット(721)と、メインメモリユニット(722)とを含む。図7Aに示されるように、コンピューティングデバイス(700)は、記憶装置(728)、インストールデバイス(716)、ネットワークインターフェース(718)、I/Oコントローラ(723)、表示デバイス(724a~724n)、キーボード(726)、およびポインティングデバイス(727)、例えば、マウスを含むことができる。記憶装置(728)は、限定ではないが、オペレーティングシステム、ソフトウェア、および神経刺激システム(「NSS」)(701)のソフトウェアを含むことができる。NSS(701)は、NSS(105)、NSS(905)、またはNSOS(1605)のうちの1つまたは複数を含むか、またはそれを参照することができる。図7Bに示されるように、各コンピューティングデバイス(700)はまた、追加の随意の要素、例えば、メモリポート(703)と、ブリッジ(770)と、1つまたは複数の入力/出力デバイス(730a~730n)(概して、参照番号(730)を使用して参照される)と、中央処理ユニット(721)と通信するキャッシュメモリ(740)とを含むことができる。
中央処理ユニット(721)は、メインメモリユニット(722)からフェッチされた命令に応答し、それを処理する任意の論理回路である。多くの実施形態では、中央処理ユニット(721)は、マイクロプロセッサユニットによって提供され、マイクロプロセッサユニットの例としては、インテル(カリフォルニア州、マウンテンビュー)が製造するもの;Motorola Corporation(イリノイ州、シャンバーグ)が製造するもの;Nvidia(カリフォルニア州、サンタクララ)が製造するARMプロセッサ(例えば、ARM HoldingsおよびST、TI、ATMELなどが製造するものから)およびTEGRAシステムオンチップ(SoC);POWER7プロセッサ、IBM(ニューヨーク州、ホワイトプレインズ)が製造するもの、またはAMD(カリフォルニア州、サニーベール)が製造するもの;Altera(カリフォルニア州、サンノゼ)、インテル(カリフォルニア州サンノゼ、Xlinix)、MicroSemi(カリフォルニア州、Aliso Viejo)などからのフィールドプログラマブルゲートアレイ(「FPGA」)が挙げられる。コンピューティングデバイス(700)は、これらのプロセッサのうちのいずれか、または本明細書で説明されるように動作可能な任意の他のプロセッサに基づくことができる。中央処理ユニット(721)は、命令レベル並列処理、スレッドレベル並列処理、異なるレベルのキャッシュ、およびマルチコアプロセッサを利用することができる。マルチコアプロセッサは、単一のコンピューティング構成要素上に2つ以上の処理ユニットを含むことができる。マルチコアプロセッサの例は、AMD PHENOM IIX2、INTEL CORE i5およびINTEL CORE i7を含む。
メインメモリユニット(722)は、データを記憶し、任意の記憶場所がマイクロプロセッサ(721)によって直接アクセスされることを可能にする、1つまたは複数のメモリチップを含むことができる。メインメモリユニット(722)は、揮発性であり、記憶(728)のメモリよりも高速であり得る。メインメモリユニット(722)は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、またはスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)、バーストSRAMもしくはシンクバーストSRAM(BSRAM)、高速ページモードDRAM(FPM DRAM)、拡張DRAM(EDRAM)、拡張データ出力RAM(EDO RAM)、拡張データ出力DRAM(EDO DRAM)、バースト拡張データ出力DRAM(BEDO DRAM)、SDR SDRAM(Single Data Rate Synchronous DRAM)、DDR SDRAM(Double Data Rate SDRAM)、DRDRAM(Direct Rambus DRAM)またはXDR DRAM(Extreme Data Rate DRAM)を含む任意の変形であり得る。いくつかの実施形態では、メインメモリ(722)または記憶(728)は、不揮発性であり得る;例えば、不揮発性リードアクセスメモリ(NVRAM)、フラッシュメモリ不揮発性スタティックRAM(nvSRAM)、強誘電体RAM(FeRAM)、磁気抵抗RAM(MRAM)、相変化メモリ(PRAM)、導電ブリッジRAM(CBRAM)、シリコン-酸化物-窒化物-酸化物-シリコン(SONOS)、抵抗RAM(RRAM)、レーストラック、ナノRAM(NRAM)またはミリペデメモリであり得る。メインメモリ(722)は、上述のメモリチップのいずれか、または本明細書に記載されるように動作することができる任意の他の利用可能なメモリチップに基づくことができる。図7Aに示す実施形態では、プロセッサ(721)は、システムバス(750)(以下でより詳細に説明する)を介してメインメモリ(722)と通信する。図7Bは、プロセッサがメモリポート(703)を介してメインメモリ(722)と直接通信するコンピューティングデバイス(700)の実施形態を示す。例えば、図7Bにおいて、メインメモリ(722)はDRDRAMであり得る。
図7Bは、メインプロセッサ(721)が裏側バスと呼ばれることもある二次バスを介してキャッシュメモリ(740)と直接通信する実施形態を示す。他の実施形態では、メインプロセッサ(721)は、システムバス(750)を使用してキャッシュメモリ(740)と通信する。キャッシュメモリ(740)は、典型的には、メインメモリ(722)よりも速い応答時間を有し、典型的には、SRAM、BSRAM、またはEDRAMによって提供される。図7Bに示される実施形態では、プロセッサ(721)は、ローカルシステムバス(750)を介して様々なEOデバイス(730)と通信する。PCIバス、PCI-Xバス、またはPCI-Expressバス、またはNuBusを含む様々なバスを使用して、中央処理ユニット(721)をEOデバイス(730)のいずれかに接続することができる。EOデバイスがビデオディスプレイ(724)である実施形態では、プロセッサ(721)は、アドバンストグラフィックスポート(AGP)を使用して、ディスプレイ(724)またはディスプレイ(724)用のEOコントローラ(723)と通信することができる。図7Bは、メインプロセッサ(721)がHYPERTRANSPORT、RAPIDIO、またはINFINIBAND通信技術を介してI/Oデバイス(730b)または他のプロセッサ(721´)と直接通信するコンピュータ(700)の実施形態を示す。図7Bはまた、ローカルバスおよび直接通信が混合される実施形態を示す:プロセッサ(721)は、EOデバイス(730b)と直接通信しながら、ローカル相互接続バスを使用してEOデバイス(730a)と通信する。
多種多様なEOデバイス(730a~730n)がコンピューティングデバイス(700)内に存在し得る。入力デバイスは、キーボード、マウス、トラックパッド、トラックボール、タッチパッド、タッチマウス、マルチタッチタッチパッドおよびタッチマウス、マイクロフォン(アナログまたはMEMS)、マルチアレイマイクロフォン、描画タブレット、カメラ、一眼レフカメラ(SLR)、デジタルSLR(DSLR)、CMOSセンサ、CCD、加速度計、慣性測定ユニット、赤外線光学センサ、圧力センサ、磁力計センサ、角速度センサ、深度センサ、近接センサ、環境光センサ、ジャイロスコープセンサ、または他のセンサを含むことができる。出力デバイスは、ビデオディスプレイ、グラフィカルディスプレイ、スピーカ、ヘッドホン、インクジェットプリンタ、レーザプリンタ、および3Dプリンタを含むことができる。
デバイス(730a~730n)は、例えば、Microsoft KINECT、Nintendo Wiimote for the WII、Nintendo WII U GAMEPAD、またはApple IPHONEを含む、複数の入力または出力デバイスの組み合わせを含むことができる。いくつかのデバイス(730a~730n)は、入力および出力のいくつかを組み合わせることによってジェスチャ認識入力を可能にする。いくつかのデバイス(730a~730n)は、認証および他のコマンドを含む異なる目的のための入力として利用され得る顔認識を提供する。いくつかのデバイス(730a~730n)は、例えば、Microsoft KINECT、Apple IPHONEのSIRI、Google NowまたはGoogle Voice Searchを含む、音声認識および入力を提供する。
追加のデバイス(730a~730n)は、例えば、触覚フィードバックデバイス、タッチスクリーンディスプレイ、またはマルチタッチディスプレイを含む、入力および出力の両方の能力を有する。タッチスクリーン、マルチタッチディスプレイ、タッチパッド、タッチマウス、または他のタッチ感知デバイスは、例えば、容量性、表面容量性、投影型容量性タッチ(PCT)、インセル容量性、抵抗性、赤外線、導波路、分散信号タッチ(DST)、インセル光学、表面弾性波(SAW)、曲げ波タッチ(BWT)または力ベースの感知技術を含む、タッチを感知するために異なる技術を使用することができる。いくつかのマルチタッチデバイスは、表面との2つ以上の接触点を可能にし、例えば、ピンチ、スプレッド、回転、スクロール、または他のジェスチャを含む高度な機能性を可能にすることができる。例えば、Microsoft PIXELSENSEまたはMulti-Touch Collaboration Wallを含む、いくつかのタッチスクリーンデバイスは、テーブルトップ上または壁上などのより大きい表面を有することができ、また、他の電子デバイスと相互作用することもできる。いくつかのEOデバイス(730a~730n)、表示デバイス(724a~724n)、またはデバイスのグループは、拡張現実デバイスであり得る。I/Oデバイスは、図7Aに示すように、I/Oコントローラ(721)によって制御することができる。I/Oコントローラ(721)は、例えばキーボード(126)およびポインティングデバイス(727)、例えばマウスまたは光学ペンなどの1つまたは複数のI/Oデバイスを制御することができる。さらに、I/Oデバイスはまた、コンピューティングデバイス(700)のための記憶および/またはインストール媒体(116)を提供することができる。さらに他の実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、ハンドヘルドUSB記憶装置を受け取るためのUSB接続(図示しない)を提供することができる。さらなる実施形態では、I/Oデバイス(730)は、システムバス(750)と外部通信バス、例えば、USBバス、SCSIバス、FireWireバス、イーサネット(登録商標)バス、ギガビットイーサネット(登録商標)バス、ファイバチャネルバス、またはThunderboltバスとの間のブリッジであり得る。
いくつかの実施形態では、表示デバイス(724a~724n)は、EOコントローラ(721)に接続することができる。表示デバイスは、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜トランジスタLCD(TFT-LCD)、ブルー相LCD、電子ペーパー(eインク)ディスプレイ、フレキシャルディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ(LED)、デジタル光処理(DLP)ディスプレイ、液晶オンシリコン(LCOS)ディスプレイ、有機発光ダイオード(OLED)ディスプレイ、アクティブマトリックス有機発光ダイオード(AMOLED)ディスプレイ、液晶レーザディスプレイ、時間多重化光学シャッタ(TMOS)ディスプレイ、または3Dディスプレイを含むことができる。3Dディスプレイの例は、例えば、立体視、偏光フィルタ、アクティブシャッタ、または自動立体視を使用することができる。表示デバイス(724a~724n)はまた、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)であり得る。いくつかの実施形態では、表示デバイス(724a~724n)または対応するEOコントローラ(723)は、OPENGLもしくはDIRECTX APIまたは他のグラフィックスライブラリを介して制御され得るか、またはOPENGLもしくはDIRECTX APIもしくは他のグラフィックスライブラリのためのハードウェアサポートを有し得る。
いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、それぞれが同じまたは異なるタイプおよび/または形態であり得る、複数の表示デバイス(724a~724n)を含むか、またはそれらに接続することができる。したがって、EOデバイス(730a~730n)および/またはEOコントローラ(723)のいずれも、コンピューティングデバイス(700)による複数の表示デバイス(724a~724n)の接続および使用をサポートし、可能にし、または提供するために、任意のタイプおよび/または形態の好適なハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを含むことができる。たとえば、コンピューティングデバイス(700)は、表示デバイス(724a~724n)とインターフェースし、通信し、接続し、または別様に使用するために、任意のタイプおよび/または形態のビデオアダプタ、ビデオカード、ドライバ、および/またはライブラリを含むことができる。一実施形態では、ビデオアダプタは、複数の表示デバイス(724a~724n)にインターフェースするための複数のコネクタを含むことができる。他の実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、複数のビデオアダプタを含むことができ、各ビデオアダプタは、表示デバイス(724a~724n)のうちの1つまたは複数に接続される。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)のオペレーティングシステムの任意の部分を、複数のディスプレイ(724a~724n)を使用するように構成することができる。他の実施形態では、表示デバイス(724a~724n)のうちの1つまたは複数は、ネットワーク(140)を介してコンピューティングデバイス(700)に接続された1つまたは複数の他のコンピューティングデバイス(700aまたは700b)によって提供され得る。いくつかの実施形態では、ソフトウェアは、コンピューティングデバイス(700)のための第2の表示デバイス(724a)として別のコンピュータの表示デバイスを使用するように設計および構築され得る。例えば、一実施形態では、Apple iPadは、コンピューティングデバイス(700)に接続し、拡張デスクトップとして使用され得る追加の表示画面としてデバイス(700)のディスプレイを使用することができる。
図7Aを再び参照すると、コンピューティングデバイス(700)は、オペレーティングシステムまたは他の関連ソフトウェアを記憶するため、およびNSのためのソフトウェアに関連する任意のプログラムなどのアプリケーションソフトウェアプログラムを記憶するための記憶装置(728)(例えば、1つまたは複数のハードディスクドライブまたは独立ディスクの冗長アレイ)を備えることができる。記憶装置(728)の例として、CDドライブ、DVDドライブ、またはBLU-RAYドライブを含む光学ドライブ;ソリッドステートドライブ(SSD);USBフラッシュドライブ;または、データを記憶するのに適した任意の他のデバイスが挙げられる。いくつかの記憶装置は、例えば、ハードディスクをソリッドステートキャッシュと組み合わせるソリッドステートハイブリッドドライブを含む、複数の揮発性および不揮発性メモリを含むことができる。いくつかの記憶装置(728)は、不揮発性、可変、または読み取り専用であり得る。いくつかの記憶装置(728)は、内部にあり、バス(750)を介してコンピューティングデバイス(700)に接続することができる。いくつかの記憶装置(728)は、外部にあり、外部バスを提供するEOデバイス(730)を介してコンピューティングデバイス(700)に接続することができる。いくつかの記憶装置(728)は、例えば、Apple MACBOOK AIR用のリモートディスクを含むネットワークを介して、ネットワークインターフェース(718)を介してコンピューティングデバイス(700)に接続することができる。いくつかのクライアントデバイス(700)は、不揮発性の記憶装置(728)を必要とせず、シンクライアントまたはゼロクライアント(202)であり得る。いくつかの記憶装置(728)は、インストールデバイス(716)としても使用することができ、ソフトウェアおよびプログラムをインストールするのに適し得る。さらに、オペレーティングシステムおよびソフトウェアは、ブート可能な媒体、例えば、ブート可能なCD、例えば、KNOPPIX、KNOPPIX.netからGNU/Linuxディストリビューションとして入手可能なGNU/Linux用のブート可能なCDから実行することができる。
コンピューティングデバイス(700)はまた、アプリケーション配信プラットフォームからソフトウェアまたはアプリケーションをインストールすることができる。アプリケーション配信プラットフォームの例は、Apple,Inc.が提供するiOS用のApp Store、Apple,Inc. が提供するMac App Store、Google Inc. が提供するAndroid OS用のGoogle PLAY、Google Inc. が提供するCHROME OS用のCHROME Webstore、およびAmazon.com,Inc. が提供するAmazon Appstore for Android OSおよびKINDLE FIREを含む。
さらに、コンピューティングデバイス(700)は、標準的な電話回線LANもしくはWANリンク(例えば、802.11、T1、T3、ギガビットイーサネット(登録商標)、インフミバンド)、ブロードバンド接続(例えば、ISDN、フレームリレー、ATM、ギガビットイーサネット(登録商標)、イーサネットオーバーSONET、ADSL、VDSL、BPON、GPON、FiOSを含む光ファイバ)、ワイヤレス接続、または上記のいずれかもしくはすべての何らかの組合せを含むがこれらに限定されない様々な接続を通じてネットワーク(140)にインターフェース接続するためのネットワークインターフェース(718)を含むことができる。接続は、様々な通信プロトコル(例えば、TCP/IP、イーサネット(登録商標)、ARCNET、SONET、SDH、ファイバ分散データインターフェース(FDDI)、IEEE802.11a/b/g/n/ac CDMA、GSM(登録商標)、WiMax、および直接非同期接続)を使用して確立することができる。一実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、任意のタイプおよび/または形態のゲートウェイまたはトンネリングプロトコル、例えば、セキュアソケットレイヤ(SSL)もしくはトランスポートレイヤセキュリティ(TLS)、またはフロリダ州、FloridaのCitrix Systems,Inc.によって製造されるCitrix Gatewayプロトコルを介して他のコンピューティングデバイス(700´)と通信する。ネットワークインターフェース(118)は、内蔵ネットワークアダプタ、ネットワークインターフェースカード、PCMCIAネットワークカード、EXPRESSCARDネットワークカード、カードバスネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、USBネットワークアダプタ、モデム、またはコンピューティングデバイス(700)を、通信および本明細書で説明される動作を実行することが可能な任意のタイプのネットワークにインターフェース接続するために好適な任意の他のデバイスを備えることができる。
図7Aに示されるタイプのコンピューティングデバイス(700)は、タスクのスケジューリングおよびシステムリソースへのアクセスを制御するオペレーティングシステムの制御下で動作することができる。コンピューティングデバイス(700)は、MICROSOFT WINDOWS(登録商標)オペレーティングシステムのバージョンのいずれか、Unix(登録商標)およびLinux(登録商標)オペレーティングシステムの異なるリリース、Macintoshコンピュータ用のMAC OSの任意のバージョン、任意の組み込みオペレーティングシステム、任意のリアルタイムオペレーティングシステム、任意のオープンソースオペレーティングシステム、任意のプロプライエタリオペレーティングシステム、モバイルコンピューティングデバイス用の任意のオペレーティングシステム、またはコンピューティングデバイス上で実行し、本明細書で説明される動作を実行することが可能な任意の他のオペレーティングシステムなどの任意のオペレーティングシステムを実行することができる。典型的なオペレーティングシステムは、WINDOWS 7000、WINDOWSサーバ2012、WINDOWS CE、WINDOWS Phone、WINDOWS XP、WINDOWS VISTA、ならびにWINDOWS 7、WINDOWS RT、およびWINDOWS 8、これらはすべて、Microsoft Corporation(ワシントン州、レドモンド)によって製造されている;Apple,Inc.(カリフォルニア州、クパチーノ)が製造するMAC OSおよびiOS;またはLinux、自由に入手可能なオペレーティングシステム、例えば、Canonical Ltd.(英国、ロンドン)が販売するLinux Mint distribution(「distro」)もしくはUbuntu;またはUnixもしくは他のUnix様派生オペレーティングシステム;とりわけ、Google(カリフォルニア州マウンテンビュー)によって設計されたアンドロイドを含むが、これらに限定されない。例えばGoogleのCHROME OSを含むいくつかのオペレーティングシステムは、例えばCHROMEBOOKSを含むゼロクライアントまたはシンクライアント上で使用することができる。
コンピュータシステム(700)は、任意のワークステーション、電話、デスクトップコンピュータ、ラップトップもしくはノートブックコンピュータ、ネットブック、ULTRABOOK、タブレット、サーバ、ハンドヘルドコンピュータ、携帯電話、スマートフォンもしくは他のポータブル電気通信デバイス、メディア再生デバイス、ゲームシステム、モバイルコンピューティングデバイス、または通信可能な任意の他のタイプおよび/もしくは形態のコンピューティング、電気通信、もしくはメディアデバイスであり得る。コンピュータシステム(700)は、本明細書に記載の動作を実行するのに充分なプロセッサ電力およびメモリ容量を有する。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、デバイスと整合する異なるプロセッサ、オペレーティングシステム、および入力デバイスを有することができる。Samsung GALAXYスマートフォンは、例えば、Google,Incによって開発されたAndroidオペレーティングシステムの制御下で動作する。
いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)はゲームシステムである。例えば、コンピュータシステム(700)は、PLAYSTATION 3、またはPERSONAL PLAYSTATION PORTABLE(PSP)、またはSONY(東京)が製造するPLAYSTATION VITAデバイス、NINTENDO Co.,Ltd. が製造するNINTENDO DS、NINTENDO 3DS、NINTENDO WII、またはNINTENDO WII Uデバイス(京都)、またはMicrosoft Corporation(ワシントン州、Redmond)が製造するXBOX 360デバイス、またはBY OCULUS VR,LLC(カリフォルニア州、メンローパーク)製のOCULUS RIFTまたはOCULUS VR装置を備えることができる。
いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、Apple Computer(カリフォルニア州、クパチーノ)が製造するデバイスのApple IPOD、IPOD Touch、およびIPOD NANOラインなどのデジタルオーディオプレーヤである。いくつかのデジタルオーディオプレーヤは、例えば、ゲームシステム、またはデジタルアプリケーション配信プラットフォームからアプリケーションによって利用可能にされる任意の機能性を含む、他の機能を有することができる。例えば、IPOD Touchは、Appleのアプリストアにアクセスすることができる。いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、限定はしないが、MP3、WAV、M4A/AAC、WMA Protected AAC、AIFF、Audible audiobook、Apple Losslessオーディオファイルフォーマット、ならびに.mov、m4v、および.MP4 MPEG-4(H.264/MPEG-4 AVC)ビデオファイルフォーマットを含むファイルフォーマットをサポートするポータブルメディアプレーヤまたはデジタルオーディオプレーヤである。
いくつかの実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、タブレット、例えば、AppleのデバイスのIPADライン;SamsungのGALAXY TABファミリーのデバイス;またはAmazon.com,Inc.(ワシントン州シアトル)のKINDLE FIREである。他の実施形態では、コンピューティングデバイス(700)は、eBookリーダー、例えば、Amazon.comのデバイスのKINDLEファミリー、またはBarnes & Noble,Inc.(ニューヨーク州ニューヨーク市)のデバイスのNOOKファミリーである。
いくつかの実施形態では、通信デバイス(700)は、デバイスの組合せ、たとえば、デジタルオーディオプレーヤまたはポータブルメディアプレーヤと組み合わされたスマートフォンを含む。例えば、これらの実施形態の1つは、スマートフォン、例えば、Apple,Inc.が製造するIPHONEファミリーのスマートフォン;Samsung,Inc.が製造するスマートフォンのSamsung GALAXYファミリー;またはスマートフォンのMotorola DROIDファミリーである。さらに別の実施形態では、通信デバイス(700)は、ウェブブラウザならびにマイクロフォンおよびスピーカシステム、例えば、電話ヘッドセットを装備したラップトップまたはデスクトップコンピュータである。これらの実施形態では、通信デバイス(700)は、ウェブ対応であり、電話呼を受信し、開始することができる。いくつかの実施形態では、ラップトップまたはデスクトップコンピュータはまた、ビデオチャットおよびビデオ通話を可能にするウェブカメラまたは他のビデオキャプチャデバイスを装備する。
いくつかの実施形態では、ネットワーク内の1つまたは複数の機械(700)のステータスは、概して、ネットワーク管理の一部として監視される。これらの実施形態の1つでは、機械の状態は、負荷情報(例えば、マシン上のプロセスの数、CPU、およびメモリ利用率)、ポート情報(例えば、利用可能な通信ポートの数およびポートアドレスである)、またはセッション状態(例えば、プロセスの持続時間およびタイプ、ならびにプロセスがアクティブであるかアイドルであるか)の識別を含むことができる。これらの実施形態のうちの別の実施形態では、この情報は、複数のメトリックによって識別され得、複数のメトリックは、負荷分散、ネットワークトラフィック管理、およびネットワーク障害回復における決定、ならびに本明細書で説明される本ソリューションの動作の任意の態様に少なくとも部分的に適用され得る。上で説明された動作環境および構成要素の態様は、本明細書で開示されるシステムおよび方法の文脈において明らかになるであろう。
神経刺激の方法
図8は、ある実施形態に係る、視覚脳同調を実行する方法のフロー図である。方法(800)は、たとえば、神経刺激システム(NSS)を含む、図1~図7Bに示す1つまたは複数のシステム、構成要素、モジュール、または要素によって実行され得る。簡潔に概観すると、NSSは、ブロック(805)において提供すべき視覚信号を識別することができる。ブロック(810)において、NSSは、識別された視覚信号を生成し、送信することができる。(815)において、NSSは、神経活動、生理学的活動、環境パラメータ、またはデバイスパラメータに関連するフィードバックを受信または決定することができる。(820)において、NSSは、フィードバックに基づいて視覚信号を管理、制御、または調整することができる。
図8は、ある実施形態に係る、視覚脳同調を実行する方法のフロー図である。方法(800)は、たとえば、神経刺激システム(NSS)を含む、図1~図7Bに示す1つまたは複数のシステム、構成要素、モジュール、または要素によって実行され得る。簡潔に概観すると、NSSは、ブロック(805)において提供すべき視覚信号を識別することができる。ブロック(810)において、NSSは、識別された視覚信号を生成し、送信することができる。(815)において、NSSは、神経活動、生理学的活動、環境パラメータ、またはデバイスパラメータに関連するフィードバックを受信または決定することができる。(820)において、NSSは、フィードバックに基づいて視覚信号を管理、制御、または調整することができる。
フレームを用いたNSS動作
NSS(105)は、図4Aに示すように、光源(305)を含むフレーム(400)と共に動作することができる。NSS(105)は、図6Aに示すように、光源(30)およびフィードバックセンサ(605)を含むフレーム(400)と共に動作することができる。NSS(105)は、図4Bに示すように、少なくとも1つのシャッタ(430)を含むフレーム(400)と共に動作することができる。NSS(105)は、少なくとも1つのシャッタ(430)およびフィードバックセンサ(605)を含むフレーム(400)と連動して動作することができる。
NSS(105)は、図4Aに示すように、光源(305)を含むフレーム(400)と共に動作することができる。NSS(105)は、図6Aに示すように、光源(30)およびフィードバックセンサ(605)を含むフレーム(400)と共に動作することができる。NSS(105)は、図4Bに示すように、少なくとも1つのシャッタ(430)を含むフレーム(400)と共に動作することができる。NSS(105)は、少なくとも1つのシャッタ(430)およびフィードバックセンサ(605)を含むフレーム(400)と連動して動作することができる。
動作中、フレーム(400)の使用者は、アイワイヤ(415)が自分の眼を取り囲むまたは実質的に取り囲むように、フレーム(400)を自分の頭部に装着することができる。場合によっては、使用者は、ガラスフレーム(400)が装着され、使用者が脳波同調を受ける準備ができているという指示をNSS(105)に提供することができる。指示は、キーボード(726)、ポインティングデバイス(727)、または他のI/Oデバイス(730a~n)などの入力/出力インターフェースを介した命令、コマンド、選択、入力、または他の指示を含むことができる。指示は、動きベースの指示、視覚的指示、または音声ベースの指示であり得る。例えば、使用者は、使用者が脳波同調を受ける準備ができていることを示す音声コマンドを提供することができる。
場合によっては、フィードバックセンサ(605)は、使用者が脳波同調を受ける準備ができていることを判定することができる。フィードバックセンサ(605)は、ガラスフレーム(400)が使用者の頭部に配置されたことを検出することができる。NSS(105)は、動きデータ、加速度データ、ジャイロスコープデータ、温度データ、または容量性タッチデータを受信して、フレーム(400)が使用者の頭部に配置されたことを判定することができる。モーションデータなどの受信されたデータは、フレーム(400)がピックアップされ、使用者の頭部に配置されたことを示すことができる。温度データは、フレーム(400)またはその近傍の温度を測定することができ、これは、フレームが使用者の頭部上にあることを示すことができる。場合によっては、フィードバックセンサ(605)は、使用者が光源(305)またはフィードバックセンサ(605)に注意を払っているレベルを決定するために視線追跡を実行することができる。NSS(105)は、使用者が光源(305)またはフィードバックセンサ(605)に高レベルの注意を払っているという判定に応答して、使用者は準備ができていることを検出することができる。例えば、光源(305)またはフィードバックセンサ(605)の方向に眼を向ける、注視する、または見ることは、使用者が脳波同調を受ける準備ができているという指標を提供することができる。
したがって、NSS(105)は、フレーム(400)が装着され、使用者が準備完了状態にあることを検出または判定することができ、あるいはNSS(105)は、使用者がフレーム(400)を装着し、使用者が脳波同調を受ける準備ができているという指示または確認を使用者から受信することができる。使用者は準備ができていると判定すると、NSS(105)は、脳波同調プロセスを初期化することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、プロファイルデータ構造(145)にアクセスすることができる。例えば、プロファイルマネージャ(125)は、脳同調プロセスに使用される外部視覚刺激のための1つまたは複数のパラメータを決定するためにプロファイルデータ構造(145)に問い合わせることができる。パラメータは、例えば、視覚刺激のタイプ、視覚刺激の強度、視覚刺激の周波数、視覚刺激の持続時間、または視覚刺激の波長を含むことができる。プロファイルマネージャ(125)は、プロファイルデータ構造(145)に問い合わせて、以前の視覚刺激セッションなどの履歴脳同調情報を取得することができる。プロファイルマネージャ(125)は、プロファイルデータ構造(145)における検索を実行することができる。プロファイルマネージャ(125)は、使用者名、使用者識別子、位置情報、指紋、バイオメトリック識別子、網膜スキャン、音声認識および認証、または他の識別技法を用いて検索を実行することができる。
NSS(105)は、ハードウェア(400)に基づいて外部視覚刺激のタイプを決定することができる。NSS(105)は、利用可能な光源(305)のタイプに基づいて外部視覚刺激のタイプを決定することができる。例えば、光源(305)が赤色スペクトルの光波を生成する単色LEDを含む場合、NSS(105)は、視覚刺激のタイプが光源によって送信される光のパルスを含むと判定することができる。しかし、フレーム(400)がアクティブ光源(305)を含まないが、代わりに1つまたは複数のシャッタ(430)を含む場合、NSS(105)は、光源が、アイワイヤ(415)によって形成される平面を介して使用者の眼に入るときに変調されるべき太陽光または周囲光であることを決定することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は、履歴脳波同調セッションに基づいて、外部視覚刺激のタイプを判定することができる。例えば、プロファイルデータ構造(145)は、視覚信号伝達構成要素(150)のタイプについての情報を用いて事前構成され得る。
NSS(105)は、プロファイルマネージャ(125)を介して、パルス列または周囲光の変調周波数を決定することができる。例えば、NSS(105)は、プロファイルデータ構造(145)から、外部視覚刺激のための変調周波数が40Hzに設定されるべきであると決定することができる。視覚刺激のタイプに応じて、プロファイルデータ構造(145)はさらに、パルス長、強度、光パルスを形成する光波の波長、またはパルス列の持続時間を示すことができる。
場合によっては、NSS(105)は、外部視覚刺激の1つまたは複数のパラメータを決定または調整することができる。例えば、NSS(105)(例えば、フィードバック構成要素(160)またはフィードバックセンサ(605)を介して)は、周囲光のレベルまたは量を決定することができる。NSS(105)(例えば、光調整モジュール(115)または副作用管理モジュール(130)を介して)は、光パルスの強度または波長を確立、初期化、設定、または調整することができる。例えば、NSS(105)は、低レベルの周囲光があると決定することができる。環境光のレベルが低いため、使用者の瞳孔は拡張され得る。NSS(105)は、低レベルの周囲光を検出することに基づいて、使用者の瞳孔が拡張している可能性が高いと決定することができる。使用者の瞳孔が拡張している可能性が高いとの判定に応答して、NSS(105)は、パルス列に対して低レベルの強度を設定することができる。NSS(105)は、さらに、より長い波長(例えば、赤色)を有する光波を使用することができ、これは、眼に対するひずみを低減させ得る。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は、光パルスの強度または色を自動的かつ周期的に調節するために、脳波同調プロセス全体を通して周囲光のレベル(例えば、フィードバックモニタ(135)およびフィードバック構成要素(160)を介して)を監視することができる。例えば、高レベルの周囲光があったときに使用者が脳波同調プロセスを開始した場合、NSS(105)は、最初に、光パルスに対してより高い強度レベルを設定し、より低い波長(例えば、青色)を有する光波を含む色を使用することができる。しかし、周囲光レベルが脳波同調プロセスを通して減少するいくつかの実施形態では、NSS(105)は、周囲光の減少を自動的に検出し、検出に応答して、光波の波長を増加させながら強度を調節または低下させることができる。NSS(105)は、脳波同調を容易にするために高いコントラスト比を提供するように光パルスを調整することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)(例えば、フィードバックモニタ(135)およびフィードバック構成要素(160)を介して)は、光波のパラメータを設定または調整するために生理学的状態を監視または測定することができる。例えば、NSS(105)は、瞳孔拡張のレベルを監視または測定して、光波のパラメータを調整または設定することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、光波のパラメータを設定または調整するために、心拍数、脈拍数、血圧、体温、発汗、または脳活動を監視または測定することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は、光波強度(例えば、光波の低振幅または光波の高波長である)の最低設定を有する光パルスを最初に送信し、最適な光強度に達するまでフィードバックを監視しながら強度(例えば、光波の振幅を増大させるか、または光波の波長を減少させる)を徐々に増加させるように事前構成することができる。最適な光強度は、失明、発作、心臓発作、片頭痛、または他の不快感などの有害な生理学的副作用を伴わない最高強度を指し得る。NSS(105)(例えば、副作用管理モジュール(130)を介して)は、生理学的症状を監視して外部視覚刺激の有害な副作用を識別し、それに応じて外部視覚刺激を調整して(例えば、光調整モジュール(115)を介して)有害な副作用を低減または排除することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は(例えば、光調整モジュール(115)を介して)、注意レベルに基づいて光波または光パルスのパラメータを調整することができる。例えば、脳波同調プロセス中に、使用者は、退屈する、焦点を失う、眠る、または別様に光パルスに注意を払わない場合がある。光パルスに注意を払わないことは、脳波同調プロセスの有効性を低減させ、光パルスの所望の変調周波数とは異なる周波数で振動するニューロンをもたらし得る。
NSS(105)は、フィードバックモニタ(135)および1つまたは複数のフィードバック構成要素(160)を使用して、使用者が光パルスに注意を払っているレベルを検出することができる。NSS(105)は、眼球追跡を実行して、網膜または瞳孔の注視方向に基づいて、使用者が光パルスに払っている注意のレベルを決定することができる。NSS(105)は、眼球運動を測定して、使用者が光パルスに払っている注意のレベルを決定することができる。NSS(105)は、使用者が光パルスに注意を払っているレベルを示す使用者フィードバックを求める調査またはプロンプトを提供することができる。使用者が十分な量の注意を光パルス(例えば、閾値よりも大きい眼球運動のレベル、または光源(305)の直接的視野の外側にある視線方向)に払っていないと判定することに応答して、光調整モジュール(115)は、使用者の注意を獲得するために光源のパラメータを変更することができる。例えば、光調整モジュール(115)は、光パルスの強度を増加させ、光パルスの色を調整し、または光パルスの持続時間を変更することができる。光調整モジュール(115)は、光パルスの1つまたは複数のパラメータをランダムに変化させることができる。光調整モジュール(115)は、使用者の注意を回復するように構成された注意探索光シーケンスを開始することができる。例えば、光シーケンスは、所定の、ランダム、または擬似ランダムパターンにおける光パルスの色または強度の変化を含むことができる。注意探求光シーケンスは、視覚信号伝達構成要素(150)が複数の光源を含む場合、異なる光源を有効または無効にすることができる。したがって、光調整モジュール(115)は、フィードバックモニタ(135)と対話して、使用者が光パルスに払っている注意のレベルを決定し、注意のレベルが閾値を下回る場合、使用者の注意を回復するように光パルスを調整することができる。
いくつかの実施形態では、光調整モジュール(115)は、所定の時間間隔(例えば、5分ごと、10分ごと、15分ごと、または20分ごと)で光パルスまたは光波の1つまたは複数のパラメータを変更または調整して、使用者の注意レベルを回復または維持することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)(例えば、不要周波数フィルタリングモジュール(120)を介する)は、望ましくない視覚的外部刺激をフィルタリング、遮断、減衰、または除去することができる。望ましくない視覚的外部刺激は、例えば、光波の望ましくない変調周波数、望ましくない強度、または望ましくない波長を含むことができる。NSS(105)は、パルス列の変調周波数が所望の周波数と異なるまたは実質的に異なる(例えば、1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、または25%超)場合、変調周波数が望ましくないと見なすことができる。
例えば、脳波同調のための所望の変調周波数は、40Hzであり得る。しかし、20Hzまたは80Hzの変調周波数は、脳波同調を妨げる可能性がある。したがって、NSS105は、20Hzまたは80Hzの変調周波数に対応する光パルスまたは光波をフィルタリングすることができる。
いくつかの実施形態では、NSS105は、フィードバック構成要素(160)を介して、20Hzの望ましくない変調周波数に対応する周囲光源からの光パルスがあることを検出することができる。NSS(105)は、望ましくない変調周波数に対応する光パルスの光波の波長をさらに決定することができる。NSS(105)は、望ましくない変調周波数に対応する波長をフィルタリングするようにフィルタリング構成要素(155)に命令することができる。例えば、望ましくない変調周波数に対応する波長は、青色に対応することがある。フィルタリング構成要素(155)は、特定の波長または色の範囲の光を選択的に透過することができる一方で、波長または色の1つまたは複数の他の範囲を遮断することができる光学フィルタを含むことができる。光学フィルタは、ある波長範囲で入射する光波の大きさまたは位相を変更することができる。例えば、光学フィルタは、望ましくない変調周波数に対応する青色の光波を遮断、反射、または減衰するように構成することができる。光調整モジュール(115)は、所望の変調周波数が不要周波数フィルタリングモジュール(120)によって遮断または減衰されないように、光生成モジュール(110)および光源(305)によって生成された光波の波長を変更することができる。
NSSの仮想現実ヘッドセットでの動作
NSS(105)は、図4Cに示すように光源(305)を含む仮想現実ヘッドセット(401)と連携して動作することができる。NSS(105)は、図4Cに示すように、光源(305)およびフィードバックセンサ(605)を含む仮想現実ヘッドセット(401)と連携して動作することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)のハードウェアが仮想現実ヘッドセット(401)を含むと判定することができる。視覚信号伝達構成要素(150)が仮想現実ヘッドセット(401)を含むと判定したことに応答して、NSS(105)は、光源(305)がスマートフォンまたは他のモバイルコンピューティングデバイスの表示画面を含むと判定することができる。
NSS(105)は、図4Cに示すように光源(305)を含む仮想現実ヘッドセット(401)と連携して動作することができる。NSS(105)は、図4Cに示すように、光源(305)およびフィードバックセンサ(605)を含む仮想現実ヘッドセット(401)と連携して動作することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)のハードウェアが仮想現実ヘッドセット(401)を含むと判定することができる。視覚信号伝達構成要素(150)が仮想現実ヘッドセット(401)を含むと判定したことに応答して、NSS(105)は、光源(305)がスマートフォンまたは他のモバイルコンピューティングデバイスの表示画面を含むと判定することができる。
仮想現実ヘッドセット(401)は、没入型の中断のない視覚刺激体験をもたらすことができる。仮想現実ヘッドセット(401)は、拡張現実体験をもたらすことができる。フィードバックセンサ(605)は、拡張現実体験をもたらすために、物理的な現実世界の写真またはビデオをキャプチャすることができる。不要周波数フィルタリングモジュール(120)は、表示画面(305)を介して拡張現実画像を投影、表示、または提示する前に、望ましくない変調周波数をフィルタリングすることができる。
動作中、フレーム(401)の使用者は、仮想現実ヘッドセットのアイソケット(465)が使用者の眼を覆うようにフレーム(401)を頭に装着することができる。仮想現実ヘッドセットのアイソケット(465)は、眼を取り囲むか、または実質的に取り囲むことができる。使用者は、1つ以上のストラップ(455または460)、スカルキャップ、または他の固定機構を使用して、仮想現実ヘッドセット(401)を使用者のヘッドセットに固定することができる。場合によっては、使用者は、仮想現実ヘッドセット(401)が使用者の頭部に配置され固定されていること、および使用者が脳波同調を受ける準備ができていることをNSS(105)に示すことができる。表示は、キーボード(726)、ポインティングデバイス(727)、または他のI/Oデバイス(730a~n)などの入出力インターフェースを介した命令、コマンド、選択、入力、または他の表示を含むことができる。表示は、動きがベースの表示、視覚的表示、または音声ベースの表示とすることができる。例えば、使用者は、使用者が脳波同調を受ける準備ができていることを示す音声コマンドを与えることができる。
場合によっては、フィードバックセンサ(605)は、使用者が脳波同調を受ける準備ができていると判定することができる。フィードバックセンサ(605)は、仮想現実ヘッドセット(401)が使用者の頭部に配置されたことを検出することができる。NSS(105)は、仮想現実ヘッドセット(401)が使用者の頭部に配置されたことを判定するために、モーションデータ、加速度データ、ジャイロスコープデータ、温度データ、または容量性タッチデータを受信することができる。モーションデータなどの受信したデータは、仮想現実ヘッドセット(401)がピックアップされて使用者の頭部に配置されたことを示すことができる。温度データは、仮想現実ヘッドセット(401)の温度またはその付近の温度を測定することができ、仮想現実ヘッドセット(401)が使用者の頭部にあることを示すことができる。場合によっては、フィードバックセンサ(605)は、アイトラッキングを実行して、使用者が光源(305)またはフィードバックセンサ(605)に注目している注意のレベルを判定することができる。NSS(105)は、使用者が光源(305)またはフィードバックセンサ(605)に高い注意のレベルを払っていると判定したことに応答して、使用者の準備ができていることを検出することができる。例えば、光源(305)またはフィードバックセンサ(605)の方向を凝視する、注視する、または見ることは、使用者が脳波同調を受ける準備ができているという表示を提示することができる。
いくつかの実施形態では、ストラップ(455)、ストラップ(460)、またはアイソケット(605)のセンサ(605)は、仮想現実ヘッドセット(401)が使用者の頭部に固定され、置かれ、または配置されていることを検出することができる。センサ(605)は、使用者の頭部の接触を検知または検出するタッチセンサとすることができる。
したがって、NSS(105)は、仮想現実ヘッドセット(401)が装着され、使用者が準備状態にあることを検出または判定することができ、あるいはNSS(105)は、使用者が仮想現実ヘッドセット(401)を装着し、使用者が脳波同調を受ける準備ができているという表示または確認を使用者から受信することができる。使用者の準備ができていると判定すると、NSS(105)は脳波同調プロセスを初期化することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、プロファイルデータ構造(145)にアクセスすることができる。例えば、プロファイルマネージャ(125)は、プロファイルデータ構造(145)に照会して、脳同調処理に使用される外的視覚刺激のための1つまたは複数のパラメータを判定することができる。パラメータは、例えば、視覚刺激のタイプ、視覚刺激の強度、視覚刺激の周波数、視覚刺激の持続時間、または視覚刺激の波長を含むことができる。プロファイルマネージャ(125)は、プロファイルデータ構造(145)に照会して、以前の視覚刺激セッションなどの脳同調歴の情報を取得することができる。プロファイルマネージャ(125)は、プロファイルデータ構造(145)で検索を実行することができる。プロファイルマネージャ(125)は、使用者の名前、使用者の識別子、位置情報、指紋、生体認証識別子、網膜スキャン、音声認識および認証、または他の識別技術を用いて検索を実行することができる。
NSS(105)は、ハードウェア(401)に基づいて外的視覚刺激のタイプを決定することができる。NSS(105)は、利用可能な光源(305)のタイプに基づいて外的視覚刺激のタイプを決定することができる。例えば、光源(305)がスマートフォンまたは表示デバイスを含む場合、視覚刺激は、表示デバイスの表示画面をオンおよびオフにすることを含むことができる。視覚刺激は、所望の周波数の変調に従い交互になり得る市松模様などのパターンを表示デバイス(305)に表示することを含むことができる。視覚刺激は、仮想現実ヘッドセット(401)のエンクロージャ内部に配置されたLEDなどの光源(305)によって生成された光パルスを含むことができる。
仮想現実ヘッドセット(401)が拡張現実体験をもたらす場合、視覚刺激は、表示デバイスにコンテンツをオーバーレイすることと、オーバーレイされたコンテンツを所望の変調周波数で変調することとを含むことができる。例えば、仮想現実ヘッドセット(401)は、現実の物理的な世界をキャプチャするカメラ(605)を含むことができる。NSS(105)は、現実の物理世界のキャプチャされた画像を表示しながら、所望の変調周波数で変調されたコンテンツを表示することもできる。NSS(105)は、所望の変調周波数で変調されたコンテンツをオーバーレイすることができる。そうでなければ、NSS(105)は、所望の変調周波数を生成するまたはもたらすために、表示画面の一部または拡張現実の一部を修正、操作、変調、または調整することができる。
例えば、NSS(105)は、所望の変調周波数に基づいて、1つ以上の画素を変調することができる。NSS(105)は、変調周波数に基づいて画素をオンオフすることができる。NSS(105)は、表示デバイスの任意の部分のピクセルを回転させることができる。NSS(105)は、パターンの画素をオン/オフすることができる。NSS(105)は、直接的視野または周辺視野の画素をオン/オフすることができる。NSS(105)は、眼の視線方向を追跡または検出し、視線方向の画素をオンおよびオフにし得、光パルス(または変調)が直接的視野にあるようにする。したがって、オーバーレイされたコンテンツを変調するか、そうでなければ仮想現実ヘッドセット(401)の表示デバイスを介して提示される拡張現実ディスプレイまたは他の画像を操作することにより、脳波同調を促進するように構成された変調周波数を有する光パルスまたは光のフラッシュを生成することができる。
NSS(105)は、プロファイルマネージャ(125)を介して、パルス列または周囲光の変調周波数を判定することができる。例えば、NSS(105)は、プロファイルデータ構造(145)から、外的視覚刺激の変調周波数が40Hzに設定されるべきであると判定することができる。視覚刺激のタイプに応じて、プロファイルデータ構造(145)は、変調する画素の数、変調する画素の強度、パルスの長さ、強度、光パルスを形成する光波の波長、またはパルス列の持続時間をさらに示すことができる。
場合によっては、NSS(105)は、外的視覚刺激の1つまたは複数のパラメータを判定または調整することができる。例えば、NSS(105)(例えば、フィードバック構成要素(160)またはフィードバックセンサ(605)を介して)は、拡張現実体験をもたらすために使用されるキャプチャされた画像の光のレベルまたは量を判定することができる。NSS(105)(例えば、光調整モジュール(115)または副作用管理モジュール(130)を介して)は、拡張現実体験に対応する画像データの光のレベルに基づいて、光パルスの強度または波長を確立、初期化、設定、または調整することができる。例えば、NSS(105)は、外部が暗い可能性があるため、拡張現実ディスプレイに低レベルの光があると判断することができる。拡張現実ディスプレイの光のレベルが低いため、使用者の瞳孔が拡張される可能性がある。NSS(105)は、低レベルの光の検出に基づいて、使用者の瞳孔が拡張している可能性が高いと判断することができる。使用者の瞳孔が拡張している可能性が高いと判定したことに応答して、NSS(105)は、変調周波数を与える光パルスまたは光源の強度レベルを低く設定することができる。さらに、NSS(105)は、より長い波長(例えば、赤色)の光波を用いることができるため、眼への負担を軽減することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は、脳波同調プロセス全体を通して光のレベルを監視(例えば、フィードバックモニタ(135)およびフィードバック構成要素(160)を介して)して、光パルスの強度または色を自動的かつ周期的に調整することができる。例えば、高いレベルの周囲光があったときに使用者が脳波同調プロセスを開始した場合、NSS(105)は最初に光パルスの強度レベルをより高く設定し、より低い波長(例えば、青色)を有する光波を含む色を使用することができる。しかし、光のレベルが脳波同調プロセス全体にわたって減少すると、NSS(105)は、光の減少を自動的に検出し、検出に応答して、光波の波長を増加させながら強度を調整または低下させることができる。NSS(105)は、脳波同調を容易にするべく高いコントラスト比を設けるように光パルスを調整することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)(例えば、フィードバックモニタ(135)およびフィードバック構成要素(160)を介して)は、生理学的状態を監視または測定して、使用者が仮想現実ヘッドセット(401)を装着している間に光パルスのパラメータを設定または調整することができる。例えば、NSS(105)は、瞳孔の拡張のレベルを監視または測定して、光波のパラメータを調整または設定することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、仮想現実ヘッドセット(401)の1つまたは複数のフィードバックセンサまたは他のフィードバックセンサを介して、心拍数、脈拍数、血圧、体温、発汗、または脳の活性を監視または測定して、光波のパラメータを設定または調整することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は、表示デバイス(305)を介して、最低の光波の強度の設定(例えば、光波の低い振幅または光波の高い波長)を有する光パルスを最初に送り、最適な光の強度に達するまでフィードバックを監視しながら強度を徐々に増加させる(例えば、光波の振幅を増加させるか、または光波の波長を減少させる)ように事前構成することができる。最適な光の強度は、失明、発作、心臓発作、片頭痛、または他の不快感などの有害な生理学的副作用のない最高の強度を指すことができる。NSS(105)(例えば、副作用管理モジュール(130)を介して)は、生理学的症状を監視して外的視覚刺激の有害な副作用を識別し、それに応じて外的視覚刺激を調整(例えば、光調整モジュール(115)を介して)して有害な副作用を低減または排除することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)(例えば、光調整モジュール(115)を介して)は、注意のレベルに基づいて光波または光パルスのパラメータを調整することができる。例えば、脳波同調プロセスの間に、使用者は、退屈たり、集中力を失ったり、眠りに落ちたり、さもなければ仮想現実ヘッドセット(401)の表示画面(305)を介して生成された光パルスに注意を払わなかったりする可能性がある。光パルスに注意を払わないと、脳波同調プロセスの有効性が低下し、光パルスの所望の変調周波数とは異なる周波数で振動するニューロンが生じる可能性がある。
NSS(105)は、フィードバックモニタ(135)および1つまたは複数のフィードバック構成要素(160)(例えば、フィードバックセンサ(605)を含む)を使用して、使用者が光パルスに払っているまたは向けている注意のレベルを検出することができる。NSS(105)は、アイトラッキングを実行して、網膜または瞳孔の視線方向に基づいて、使用者が光パルスに向けている注意のレベルを判定することができる。NSS(105)は、眼球運動を測定して、使用者が光パルスに向けている注意のレベルを判定することができる。NSS(105)は、使用者が光パルスに向けている注意のレベルを示す使用者フィードバックを求める調査またはプロンプトを提示することができる。使用者が光パルスに十分な程度の注意を払っていない(例えば、閾値よりも高い眼球運動のレベル、または光源(305)の直接的視野の外側にある視線方向)と判定したことに応答して、光調整モジュール(115)は、使用者の注目を得るために光源(305)または表示デバイス(305)のパラメータを変更することができる。例えば、光調整モジュール(115)は、光パルスの強度を増加させ、光パルスの色を調整し、または光パルスの持続時間を変更することができる。光調整モジュール(115)は、光パルスの1つまたは複数のパラメータをランダムに変化させることができる。光調整モジュール(115)は、使用者の注意を取り戻すように構成された注意追求用光シーケンスを開始することができる。例えば、光シーケンスは、光パルスの色または強度の変化を所定の、ランダムな、または仮性のランダムなパターンで含むことができる。注意追求用光シーケンスは、視覚信号伝達構成要素(150)が複数の光源を含む場合、異なる光源を有効または無効にすることができる。したがって、光調整モジュール(115)は、フィードバックモニタ(135)と対話して、使用者が光パルスに提示している注意のレベルを判定し、注意のレベルが閾値を下回った場合に光パルスを調整して使用者の注意を取り戻すことができる。
いくつかの実施形態では、光調整モジュール(115)は、所定の時間間隔(例えば、5分、10分、15分、または20分ごと)で光パルスまたは光波の1つまたは複数のパラメータを変更または調整して、使用者の注意のレベルを回復または維持することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)(例えば、不要周波数フィルタリングモジュール(120)を介して)は、望ましくない視覚的外部刺激をフィルタリング、遮断、減衰、または除去することができる。望ましくない視覚的外部刺激は、例えば、光波の望ましくない変調周波数、望ましくない強度、または望ましくない波長を含み得る。NSS(105)は、パルス列の変調周波数が所望の周波数とは異なるかまたは実質的に異なる(例えば、1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、または25%超)場合、変調周波数を望ましくないとみなすことができる。
例えば、脳波同調のための所望の変調周波数は、40Hzであり得る。しかし、20Hzまたは80Hzの変調周波数は、脳波同調を妨げる可能性がある。したがって、NSS(105)は、20Hzまたは80Hzの変調周波数に対応する光パルスまたは光波をフィルタリングすることができる。例えば、仮想現実ヘッドセット(401)は、物理的な現実世界における望ましくない変調周波数を検出し、拡張現実体験を生成するかまたはもたらすために生じる望ましくない周波数を排除、減衰、フィルタリング、さもなければ除去することができる。NSS(105)は、フィードバックセンサ(605)によって取り込まれた現実世界における望ましくない変調周波数を検出するためにデジタル信号処理またはデジタル画像処理を実行するように構成された光学フィルタを含むことができる。NSS(105)は、望ましくないパラメータ(例えば、色、明るさ、コントラスト比、変調周波数)を有する他のコンテンツ、画像、または動きを検出し、表示画面(305)を介して使用者に投影される拡張現実体験からそれを排除することができる。NSS(105)は、拡張現実ディスプレイの色を調整するか、または色を除去するために、カラーフィルタを適用することができる。NSS(105)は、表示デバイス(305)を介して表示される画像またはビデオの明るさ、コントラスト比、シャープネス、色合い、色相、または他のパラメータを調整、修正、または操作することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(105)は、フィードバック構成要素(160)を介して、20Hzの望ましくない変調周波数に対応する現実の物理的世界からのキャプチャされた画像またはビデオコンテンツがあることを検出することができる。NSS(105)は、望ましくない変調周波数に対応する光パルスの光波の波長をさらに決定することができる。NSS(105)は、望ましくない変調周波数に対応する波長をフィルタリングするようにフィルタリング構成要素(155)に命令することができる。例えば、望ましくない変調周波数に対応する波長は、青色に対応することがある。フィルタリング構成要素(155)は、特定の波長または色の範囲のコンテンツまたは光をデジタル的に除去する一方、波長または色の1つまたは複数の他の範囲を可能にすることができるデジタル光学フィルタを含むことができる。デジタル光学フィルタは、ある波長範囲で画像の大きさまたは位相を変更することができる。例えば、デジタル光学フィルタは、望ましくない変調周波数に対応する青色の光波を減衰、消去、置換、さもなければ変更するように構成することができる。光調整モジュール(115)は、所望の変調周波数が不要周波数フィルタリングモジュール(120)によって遮断または減衰されないように、光生成モジュール(110)および表示デバイス(305)によって生成された光波の波長を変更することができる。
タブレットで動作するNSS
NSS(105)は、図5A~5Dに示すように、タブレット(500)と連携して動作することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)のハードウェアが、使用者の頭部に固定されていないタブレットデバイス(500)または他の表示画面を含むと判定することができる。タブレット(500)は、図4Aおよび4Cに関連して示される表示画面(305)または光源(305)の1つ以上の構成要素または機能を有する表示画面を含むことができる。タブレットの光源(305)は、表示画面とすることができる。タブレット(500)は、図4B、4Cおよび6Aに関連して示されるフィードバックセンサの1つ以上の構成要素または機能を含む1つ以上のフィードバックセンサを含むことができる。
NSS(105)は、図5A~5Dに示すように、タブレット(500)と連携して動作することができる。いくつかの実施形態では、NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)のハードウェアが、使用者の頭部に固定されていないタブレットデバイス(500)または他の表示画面を含むと判定することができる。タブレット(500)は、図4Aおよび4Cに関連して示される表示画面(305)または光源(305)の1つ以上の構成要素または機能を有する表示画面を含むことができる。タブレットの光源(305)は、表示画面とすることができる。タブレット(500)は、図4B、4Cおよび6Aに関連して示されるフィードバックセンサの1つ以上の構成要素または機能を含む1つ以上のフィードバックセンサを含むことができる。
タブレット(500)は、無線ネットワークまたはセルラーネットワークなどのネットワークを介してNSS(105)と通信することができる。NSS(105)は、いくつかの実施形態では、NSS(105)またはその構成要素を実行することができる。例えば、タブレット(500)は、NSS(105)の少なくとも1つの機能をもたらすように構成されたアプリケーションまたはリソースを起動する、開く、または切り替えることができる。タブレット(500)は、アプリケーションをバックグラウンド処理またはフォアグラウンド処理として実行することができる。例えば、当該のアプリケーション用のグラフィカルユーザインターフェースは、アプリケーションがタブレットの表示画面(305)に脳同調のための所望の周波数(例えば、40Hz)で変化または変調するコンテンツまたは光をオーバーレイさせている間、バックグラウンドにあることができる。
タブレット(500)は、1つ以上のフィードバックセンサ(605)を含むことができる。いくつかの実施形態では、タブレットは、使用者がタブレット(500)を保持していることを検出するために、1つ以上のフィードバックセンサ(605)を使用することができる。タブレットは、光源(305)と使用者との間の距離を判定するために、1つ以上のフィードバックセンサ(605)を使用することができる。タブレットは、光源(305)と使用者の頭部との間の距離を判定するために、1つ以上のフィードバックセンサ(605)を使用することができる。タブレットは、光源(305)と使用者の眼との間の距離を判定するために、1つ以上のフィードバックセンサ(605)を使用することができる。
いくつかの実施形態では、タブレット(500)は、距離を判定するために受信器を含むフィードバックセンサ(605)を使用することができる。タブレットは、信号を送り、送られた信号がタブレット(500)を離れ、物体(例えば、使用者の頭部)で跳ね返り、フィードバックセンサ(605)によって受信されるためにかかる時間の長さを測定することができる。タブレット(500)またはNSS(105)は、測定された時間の程度および送られた信号の速度(例えば、光の速度)に基づいて距離を判定することができる。
いくつかの実施形態では、タブレット(500)は、距離を判定するために2つのフィードバックセンサ(605)を含むことができる。2つのフィードバックセンサ(605)は、送信機である第1のフィードバックセンサ(605)と、受信機である第2のフィードバックセンサとを含むことができる。
いくつかの実施形態では、タブレット(500)は、2つ以上のカメラを含む2つ以上のフィードバックセンサ(605)を含むことができる。2つ以上のカメラは、各カメラと接している物体(例えば、使用者の頭部)の角度および位置を測定し、測定された角度および位置を使用して、タブレット(500)と物体との間の距離を判定または計算することができる。
いくつかの実施形態では、タブレット(500)(またはそのアプリケーション)は、使用者の入力を受信することによってタブレットと使用者の頭部との間の距離を判定することができる。例えば、使用者の入力は、使用者の頭部のおおよそのサイズを含むことができる。次いで、タブレット(500)は、入力された近似サイズに基づいて使用者の頭部からの距離を判定することができる。
タブレット(500)、アプリケーション、またはNSS(105)は、測定または判定された距離を使用して、タブレット(500)の光源(305)によって放射される光パルスまたは光のフラッシュを調整することができる。タブレット(500)、アプリケーション、またはNSS(105)は、距離を使用して、光パルス、フラッシュ光、またはタブレット(500)の光源(305)を介して放出される他のコンテンツの1つまたは複数のパラメータを調整することができる。例えば、タブレット(500)は、距離に基づいて光源(305)によって放射される光パルスの強度を調整することができる。タブレット(500)は、光源(305)と眼との間の距離にかかわらず、眼における一貫したまたは同様の強度を維持するために、距離に基づいて強度を調整することができる。タブレットは、距離の2乗に比例して強度を増加させることができる。
タブレット(500)は、表示画面(305)の1つまたは複数のピクセルを操作して、脳波同調のための光パルスまたは変調周波数を生成することができる。タブレット(500)は、光源、光パルスまたは他のパターンを重ね合わせて、脳波同調のための変調周波数を生成することができる。仮想現実ヘッドセット(401)と同様に、タブレットは、望ましくない周波数、波長または強度をフィルタリングまたは修正することができる。
フレーム400と同様に、タブレット(500)は、周囲光、環境パラメータ、またはフィードバックに基づいて、光源(305)によって生成された光パルスまたはフラッシュ光のパラメータを調整することができる。
いくつかの実施形態では、タブレット(500)は、脳波同調のための光パルスまたは変調周波数を生成するように構成されたアプリケーションを実行することができる。アプリケーションは、タブレットの表示画面に表示されるすべてのコンテンツが所望の周波数で光パルスとして表示されるように、タブレットのバックグラウンドで実行することができる。タブレットは、使用者の視線の方向を検出するように構成することができる。いくつかの実施形態では、タブレットは、タブレットのカメラを介して使用者の眼の画像をキャプチャすることによって視線の方向を検出することができる。タブレット(500)は、使用者の視線の方向に基づいて表示画面の特定の位置に光パルスを生成するように構成することができる。直接的視野が使用される実施形態では、光パルスは、使用者の視線に対応する表示画面の位置に表示することができる。周辺視野が使用される実施形態では、光パルスは、使用者の視線に対応する表示画面の部分の外側にある表示画面の位置に表示することができる。
聴覚刺激による神経刺激
図9は、実施形態による、聴覚刺激による神経刺激のためのシステムを示すブロック図である。システム(900)は、神経刺激システム(「NSS」)(905)を含むことができる。NSS(905)は、聴覚NSS(905)またはNSS(905)と称され得る。簡単に概観すると、聴覚神経刺激システム(「NSS」)(905)は、オーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、データリポジトリ(940)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)のうちの1つまたは複数を含むか、それにアクセスするか、それとインターフェースするか、さもなければそれと通信することができる。オーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)はそれぞれ、少なくとも1つの処理ユニット、またはプログラマブルロジックアレイエンジンなどの他の論理デバイス、またはデータベースリポジトリ(950)と通信するように構成されたモジュールを含むことができる。オーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)は、別個の構成要素、単一の構成要素、またはNSS(905)の一部であってもよい。システム(100)およびNSS(905)などのその構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ、論理デバイス、または回路などのハードウェア要素を含むことができる。システム(100)およびNSS(905)などのその構成要素は、図7Aおよび図7Bのシステム(700)に示す1つまたは複数のハードウェアまたはインターフェース構成要素を含むことができる。例えば、システム(100)の構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ(721)を含むかまたはそれで実行し、記憶装置(728)またはメモリ(722)にアクセスし、ネットワークインターフェース(718)を介して通信することができる。
図9は、実施形態による、聴覚刺激による神経刺激のためのシステムを示すブロック図である。システム(900)は、神経刺激システム(「NSS」)(905)を含むことができる。NSS(905)は、聴覚NSS(905)またはNSS(905)と称され得る。簡単に概観すると、聴覚神経刺激システム(「NSS」)(905)は、オーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、データリポジトリ(940)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)のうちの1つまたは複数を含むか、それにアクセスするか、それとインターフェースするか、さもなければそれと通信することができる。オーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)はそれぞれ、少なくとも1つの処理ユニット、またはプログラマブルロジックアレイエンジンなどの他の論理デバイス、またはデータベースリポジトリ(950)と通信するように構成されたモジュールを含むことができる。オーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)は、別個の構成要素、単一の構成要素、またはNSS(905)の一部であってもよい。システム(100)およびNSS(905)などのその構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ、論理デバイス、または回路などのハードウェア要素を含むことができる。システム(100)およびNSS(905)などのその構成要素は、図7Aおよび図7Bのシステム(700)に示す1つまたは複数のハードウェアまたはインターフェース構成要素を含むことができる。例えば、システム(100)の構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ(721)を含むかまたはそれで実行し、記憶装置(728)またはメモリ(722)にアクセスし、ネットワークインターフェース(718)を介して通信することができる。
さらに図9を参照すると、さらに詳細には、NSS(905)は、少なくとも1つのオーディオ生成モジュール(910)を含むことができる。オーディオ生成モジュール(910)は命令を与えるか、さもなければ、オーディオバースト、オーディオパルス、オーディオチャープ、オーディオスイープ、または1つもしくは複数の所定のパラメータを有する他の音響波などのオーディオ信号の生成を引き起こすかもしくは容易にするために、オーディオ信号伝達構成要素(950)とインターフェースするように設計および構築することができる。オーディオ生成モジュール(910)は、NSS(905)の1つまたは複数のモジュールまたは構成要素から命令またはデータパケットを受信および処理するためのハードウェアまたはソフトウェアを含むことができる。オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)にオーディオ信号を生成させるための命令を生成することができる。オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)を制御またはイネーブルして、1つまたは複数の所定のパラメータを有するオーディオ信号を生成することができる。
オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)に通信可能に結合することができる。オーディオ生成モジュール(910)は、回路、電線、データポート、ネットワークポート、電源線、接地、電気接点またはピンを介してオーディオ信号伝達構成要素(950)と通信することができる。オーディオ生成モジュール(910)は、BlueTooth、BlueTooth Low Energy、Zigbee、Z-Wave、IEEE802、WIFI、3G、4G、LTE、近距離通信(「NFC」)、または他の短距離、中距離または長距離通信プロトコルなどのような1つまたは複数の無線プロトコルを使用して、オーディオ信号伝達構成要素(950)と無線通信することができる。オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)と無線または有線で通信するためのネットワークインターフェース(718)を含むか、またはそれにアクセスすることができる。
オーディオ生成モジュール(910)は、様々なタイプのオーディオ信号伝達構成要素(950)をインターフェース、制御、さもなければ管理して、オーディオ信号伝達構成要素(950)に、1つまたは複数の所定のパラメータを有するオーディオ信号を生成、ブロック、制御、さもなければ伝えることができる。オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)の音源を駆動するように構成されたドライバを含むことができる。例えば、音源はスピーカを含むことができ、オーディオ生成モジュール(910)(またはオーディオ信号伝達構成要素)は、電気エネルギーを音波または音響波に変換するトランスデューサを含むことができる。オーディオ生成モジュール(910)は、スピーカを駆動して所望の音響特性を有するオーディオ信号を生成するために、特定の電圧および電流特性を有する電気または電力を供給するように構成されたコンピューティングチップ、マイクロチップ、回路、マイクロコントローラ、演算増幅器、トランジスタ、抵抗器、またはダイオードを含むことができる。
いくつかの実施形態では、オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号を伝えるようにオーディオ信号伝達構成要素(950)に命令することができる。例えば、オーディオ信号は、図10Aに示すように音響波(1000)を含むことができる。オーディオ信号は、複数の音響波を含むことができる。オーディオ信号は、1つまたは複数の音響波を生成することができる。音響波(1000)は、気体、液体、および固体などの媒体を通って移動する圧力および変位の力学的な波を含むか、またはそれから形成することができる。音響波は、振動、音、超音響波または超音響波下を引き起こすために媒体を通って移動することができる。音響波は、空気、水または固体を通って縦波として伝播することができる。音響波は、横波として固体を通って伝播することができる。
音響波は、媒体を内的な力(例えば、弾性または粘性)で伝播する圧力、応力、粒子変位、粒子速度の振動、またはそのような伝播された振動の重畳によって音を発生させることができる。音は、この振動によって誘起される聴覚を指すことができる。例えば、音は、音響波の受信および脳によるそれらの知覚を指すことができる。
オーディオ信号伝達構成要素(950)またはその音源は、音源の振動板を振動させることによって音響波を生成することができる。例えば、音源は、機械的振動を音に相互変換するように構成されたトランスデューサなどの振動板を含むことができる。振動板は、その縁部に懸架された様々な材料の薄い膜またはシートを含むことができる。音波の変化する圧力は、振動板に機械的振動を与え、次いで、振動板は音響波または音を生成することができる。
図10Aに示す音響波(1000)は、波長(1010)を含む。波長(1010)は、波の連続する頂点(1020)間の距離を指すことができる。波長(1010)は、音響波の周波数および音響波の速度に関連付けることができる。例えば、波長は、音響波の速度を音響波の周波数で割った商として求めることができる。音響波の速度は、周波数と波長との積とすることができる。音響波の周波数は、音響波の速度を音響波の波長で割った商とすることができる。したがって、音響波の周波数および波長は反比例することができる。音速は、音響波が伝搬する媒体に基づいて変化し得る。例えば、空気中の音速は毎秒343メートルであり得る。
頂点(1020)は、最大値を有する波の頂部または波の点を指すことができる。媒体の変位は、波の頂点(1020)において最大である。トラフ(1015)は、頂点(1020)の反対側にある。トラフ(1015)は、最小変位量に対応する波の最小点または最下点である。
音響波(1000)は、振幅(1005)を含むことができる。振幅(1005)は、平衡な位置から測定された音響波(1000)の最大の振動の範囲を指すことができる。音響波(1000)は、同じ進行方向(1025)に振動する場合、縦波とすることができる。場合によっては、音響波(1000)は、その伝播方向に対して直角に振動する横波とすることができる。
オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)に、1つまたは複数の所定の振幅または波長を有する音響波または音波を生成するよう命令することができる。人間の耳に聞こえる音響波の波長は、約17メートル~17ミリメートル(または20Hz~20kHz)の範囲である。オーディオ生成モジュール(910)は、可聴スペクトル内または可聴スペクトル外の音響波の1つまたは複数の特性をさらに指定することができる。例えば、音響波の周波数は、0~50kHzの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、音響波の周波数は、8~12kHzの範囲であり得る。いくつかの実施形態では、音響波の周波数は10kHzであり得る。
NSS(905)は、音響波(1000)の特性を変調、修正、変化、さもなければ変更することができる。例えば、NSS(905)は、音響波の振幅または波長を変調することができる。図10Bおよび図10Cに示すように、NSS(905)は、音響波(1000)の振幅(1005)を調整、操作、さもなければ修正することができる。例えば、NSS(905)は、図10Bに示すように、振幅(1005)を下げて音をより静かにすることができ、または図10Cに示すように、振幅(1005)を上げて音をより大きくすることができる。
場合によっては、NSS(905)は、音響波の波長(1010)を調整、操作、さもなければ修正することができる。図10Dおよび図10Eに示すように、NSS(905)は、音響波(1000)の波長(1010)を調整、操作、さもなければ修正することができる。例えば、NSS(905)は、図10Dに示すように、音をより低いピッチにするために波長(1010)を増加させることができ、または図10Eに示すように、音をより高いピッチにするために波長(1010)を減少させることができる。
NSS(905)は、音響波を変調することができる。音響波を変調することは、音響波の1つまたは複数の特性を変調することを含むことができる。音響波を変調することは、音響波をフィルタリングすること、例えば望ましくない周波数をフィルタリングすること、または振幅を低下させるために音響波を減衰させることを含むことができる。音響波を変調することは、元の音響波に1つまたは複数のさらなる音響波を追加することを含むことができる。音響波を変調することは、結果として得られる合成音響波が変調された音響波に対応する建設的または破壊的干渉が存在するように音響波を合成することを含むことができる。
NSS(905)は、時間間隔に基づいて音響波の1つまたは複数の特性を変調または変更することができる。NSS(905)は、時間間隔の終わりに音響の1つまたは複数の特性を変更することができる。例えば、NSS(905)は、30秒ごと、1分ごと、2分ごと、3分ごと、5分ごと、7分ごと、10分ごと、または15分ごとに音響波の性質を変化させることができる。NSS(905)は、音響波の変調周波数を変更することができ、変調周波数は、音響パルスの反復的な変調またはパルスレート間隔の逆数を指す。変調周波数は、所定または所望の周波数とすることができる。変調周波数は、神経振動の所望の刺激周波数に対応することができる。変調周波数は、脳波同調を促進するかまたは引き起こすように設定することができる。NSS(905)は、変調周波数を0.1Hz~10,000Hzの範囲の周波数に設定することができる。例えば、NSS(905)は、変調周波数を1Hz、1Hz、5Hz、10Hz、20Hz、25Hz、30Hz、31Hz、32Hz、33Hz、34Hz、35Hz、36Hz、37Hz、38Hz、39Hz、40Hz、41Hz、42Hz、43Hz、44Hz、45Hz、46Hz、47Hz、48Hz、49Hz、50Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz、100Hz、150Hz、200Hz、250Hz、300Hz、400Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、3000Hz、4,000Hz、5000Hz、6,000Hz、7,000Hz、8,000Hz、9,000Hzまたは10,000Hzに設定することができる。
オーディオ生成モジュール(910)は、音響波のバースト、オーディオパルス、または音響波の変調を含むオーディオ信号を伝えると判定することができる。オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)に、音響バーストまたはパルスを生成するように命令するか、そうでなければ行わせることができる。音響パルスは、音響波のバースト、または音の変化として脳によって知覚される音響波の特性に対する変調を指すことができる。例えば、断続的にオンおよびオフにされる音源は、オーディオバーストまたは音の変化を生成できる。音源は、40Hzのパルス繰り返し周波数をもたらすために、0.025秒ごとなど、所定のまたは固定されたパルスレート間隔に基づいてオンおよびオフにすることができる。音源は、0.1Hz~10kHz以上の範囲のパルス繰り返し周波数をもたらすためにオンおよびオフにすることができる。
例えば、図10F~10Iは、音響波のバーストまたは音響波に適用することができる変調のバーストを示す。音響波のバーストは、例えば、オーディオトーン、ビープ音、またはクリックを含むことができる。変調は、音響波の振幅の変化、音響波の周波数または波長の変化、元の音響波に別の音響波を重ね合わせること、さもなければ音響波を修正または変更することを指すことができる。
例えば、図10Fは、実施形態による音響バースト(1035a~c)(または変調パルス(1035a~c))を示す。音響バースト(1035a~1035c)は、y軸が音響波の音響波パラメータ(例えば、周波数、波長、または振幅)を表すグラフを介して示すことができる。x軸は時間(例えば、秒、ミリ秒、またはマイクロ秒)を表すことができる。
オーディオ信号は、異なる周波数、波長、または振幅の間で変調された変調音響波を含むことができる。例えば、NSS(905)は、Maなどのオーディオスペクトルの周波数と、Moなどのオーディオスペクトル外の周波数との間で音響波を変調することができる。NSS(905)は、2つ以上の周波数間、オンの状態とオフの状態との間、または高い電力状態と低い電力状態との間で音響波を変調することができる。
音響バースト(1035a~1035c)は、弾性波パラメータの値Moとは異なる値Maを有する音響波パラメータを有することができる。変調Maは、周波数もしくは波長、または振幅を指すことができる。パルス(1035a~c)は、パルスレート間隔(PRI)(1040)で生成することができる。
例えば、音響波パラメータは、音響波の周波数とすることができる。第1の値Moは、10kHzなどの音響波の低周波数または搬送波周波数とすることができる。第2の値Maは、第1の周波数Moとは異なり得る。第2の周波数Maは、第1の周波数Moよりも低くても高くてもよい。例えば、第2の周波数Maは、11kHzとすることができる。第1の周波数と第2の周波数との間の差は、人間の耳の感度のレベルに基づいて判定または設定することができる。第1の周波数と第2の周波数との差は、対象者のプロファイル情報(945)に基づいて判定または設定され得る。第1の周波数Moと第2の周波数Maとの間の差は、音響波の変調または変化が脳波同調を促進するように判定することができる。
場合によっては、音響バースト(1035a)を生成するために使用される音響波のパラメータはMaで一定であり得、それによって、図10Fに示すように方形波が生成される。いくつかの実施形態では、3つのパルス(1035a~1035c)の各々は、同じ周波数Maを有する音響波を含むことができる。
各音響バーストまたはパルスの幅(例えば、パラメータMaを有する音響波のバーストの持続時間)は、パルス幅(1030a)に対応することができる。パルス幅(1030a)は、バーストの長さまたは持続時間を指すことができる。パルス幅(1030a)は、時間または距離の単位で測定することができる。いくつかの実施形態では、パルス(1035a~1035c)は、互いに異なる周波数を有する音響波を含むことができる。いくつかの実施形態では、パルス(1035a~c)は、図10Gに示すように、互いに異なるパルス幅(1030a)を有することができる。例えば、図10Gの第1のパルス(1035d)はパルス幅(1030a)を有することができるが、第2のパルス(1035e)は第1のパルス幅(1030a)よりも大きい第2のパルス幅(1030b)を有する。第3のパルス(1035f)は、第2のパルス幅(1030b)よりも小さい第3のパルス幅(1030c)を有することができる。第3のパルス幅(1030c)は、第1のパルス幅(1030a)よりも小さくすることもできる。パルス列のパルス(1035d~f)のパルス幅(1030a~c)は変化し得るが、オーディオ生成モジュール(910)は、パルス列について一定のパルスレート間隔(1040)を維持することができる。
パルス(1035a~c)は、パルスレート間隔(1040)を有するパルス列を形成することができる。パルスレート間隔(1040)は、時間の単位を使用して定量化することができる。パルスレート間隔(1040)は、パルス列(201)のパルスの周波数に基づくことができる。パルス列(201)のパルスの周波数は、変調周波数と呼ぶことができる。例えば、オーディオ生成モジュール(910)は、40Hzなどの所定の周波数のパルス列(201)をもたらすことができる。そうするために、オーディオ生成モジュール(910)は、周波数の乗法逆数(または逆数)をとることによってパルスレート間隔(1040)を判定する(例えば、パルス列について1を所定の周波数で割る)ことができる。例えば、オーディオ生成モジュール(910)は、パルスレート間隔(1040)を0.025秒として判定するために、1を40Hzで除算することによって40Hzの乗法逆数をとることができる。パルスレート間隔(1040)は、パルス列全体にわたって一定のままであり得る。いくつかの実施形態では、パルスレート間隔(1040)は、パルス列全体にわたって、またはあるパルス列から次のパルス列まで変化し得る。いくつかの実施形態では、パルスレート間隔(1040)は変化するが、第2の間に送られるパルスの数は固定することができる。
いくつかの実施形態では、オーディオ生成モジュール(910)は、周波数、振幅、または波長が変化する音響波を有するオーディオバーストまたはオーディオパルスを生成することができる。例えば、オーディオ生成モジュール(910)は、図10Hに示すように、オーディオパルスの音響波の周波数、振幅、または波長がパルスの開始からパルスの終了まで増加するアップチャープパルスを生成することができる。例えば、パルス(1035g)の開始時の音響波の周波数、振幅または波長は、Maとすることができる。パルス(1035g)の音響波の周波数、振幅または波長は、パルス(1035g)の中央でMaからMbに増加し、次いでパルス(1035g)の終わりで最大Mcに増加することができる。したがって、パルス(1035g)を生成するために使用される音響波の周波数、振幅、または波長は、Ma~Mcの範囲であり得る。周波数、振幅、または波長は、線形に、指数関数的に、または何らかの他のレートもしくは曲線に基づいて増加することができる。音響波の周波数、振幅、または波長のうちの1つまたは複数は、パルスの開始からパルスの終了まで変化し得る。
オーディオ生成モジュール(910)は、図10Iに示すように、ダウンチャープパルスを生成することができ、ここで、音響パルスの音響波の周波数、振幅、または波長は、パルスの開始からパルスの終了まで減少する。例えば、パルス(1035j)の開始時の音響波の周波数、振幅、または波長は、Mcとすることができる。パルス(1035j)の音響波の周波数、振幅、または波長は、パルス(1035j)の中央でMcからMbに減少し、次いでパルス(1035j)の終わりでMaの最小値に減少することができる。したがって、パルス(1035j)を生成するために使用される音響波の周波数、振幅、または波長は、Mc~Maの範囲であり得る。周波数、振幅、または波長は、線形的に、指数関数的に、または何らかの他のレートもしくは曲線に基づいて減少することができる。音響波の周波数、振幅、または波長のうちの1つまたは複数は、パルスの開始からパルスの終了まで変化し得る。
いくつかの実施形態では、オーディオ生成モジュール(910)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)に、脳または特定の皮質の特定のまたは所定の部分を刺激するためのオーディオパルスを生成することを命令するかまたは引き起こすことができる。オーディオパルス、トーンまたは音楽ベースの刺激の周波数、波長、変調周波数、振幅および他の側面は、刺激を処理するためにどの皮質が動員されるかを決定することができる。オーディオ信号伝達構成要素(950)は、特定のまたは一般的な関心領域を標的とする刺激の提示を変調することによって、皮質の個別の部分を刺激することができる。聴覚刺激の変調パラメータまたは振幅は、皮質のどの領域が刺激されるかを決定することができる。例えば、皮質の異なる領域は、それらの特徴的な周波数と呼ばれる異なる周波数の音を処理するために動員される。さらに、一部の対象は、両耳ではなく片耳を刺激することによって治療することができるので、刺激の片耳であることは皮質の反応に影響を及ぼす可能性がある。
オーディオ信号伝達構成要素(950)は、オーディオ生成モジュール(910)からの命令に応答してオーディオパルスを生成するように設計および構築することができる。命令は、例えば、周波数、波長または音響波、パルスの持続時間、パルス列の周波数、パルスレート間隔、またはパルス列の持続時間(例えば、パルス列のパルスの数または所定の周波数を有するパルス列を送る時間の長さ)などのオーディオパルスのパラメータを含むことができる。オーディオパルスは、耳などの蝸牛の手段を介して脳によって知覚、観察、さもなければ識別することができる。オーディオパルスは、ヘッドホン、イヤホン、骨伝導トランスデューサ、または蝸牛インプラントなど、耳に近接した音源スピーカを介して耳に送ることができる。オーディオパルスは、サラウンドサウンドスピーカシステム、本棚スピーカ、または耳に直接接触していないまたは間接的に接触している他のスピーカなど、耳に近接していない音源またはスピーカを介して耳に送ることができる。
図11Aは、実施形態による、バイノーラルのビートまたはバイノーラルのパルスを使用するオーディオ信号を示す。簡潔に要約すると、バイノーラルのビートは、対象の各耳に異なるトーンを伝えることを指す。脳が2つの異なるトーンを知覚すると、脳は2つのトーンを一緒に混合してパルスを生成する。トーンの合計が所望のパルスレート間隔(1040)を有するパルス列を生成するように、2つの異なるトーンを選択することができる。
オーディオ信号伝達構成要素(950)は、オーディオ信号を対象の第1の耳に伝える第1の音源と、第2のオーディオ信号を対象の第2の耳に伝える第2の音源とを含むことができる。第1の音源と第2の音源とは異なっていてもよい。第1の耳は、第1の音源からの第1のオーディオ信号のみを知覚することができ、第2の耳は、第2の音源からの第2のオーディオ信号のみを受信することができる。音源は、例えば、ヘッドホン、イヤホン、または骨伝導トランスデューサを含むことができる。音源は、ステレオ音源を含むことができる。
オーディオ生成構成要素(910)は、第1の耳のための第1のトーンと、第2の耳のための異なる第2のトーンとを選択することができる。トーンは、その持続時間、ピッチ、強度(または音量)、または音色(または質)によって特徴付けることができる。場合によっては、第1のトーンと第2のトーンとは、それらが異なる周波数を有する場合に異なり得る。場合によっては、第1のトーンと第2のトーンとは、それらが異なる位相オフセットを有する場合に異なり得る。第1のトーンおよび第2のトーンは、それぞれ純音とすることができる。純音は、単一周波数の正弦波形を有する音とすることができる。
図11Aに示すように、第1のトーンまたはオフセット波(1105)は、第2のトーン(1110)または搬送波(1110)とはわずかに異なる。第1のトーン(1105)は、第2のトーン(1110)よりも高い周波数を有する。第1のトーン(1105)は、対象の一方の耳に挿入される第1のイヤホンによって生成され得、第2のトーン(1110)は、対象の他方の耳に挿入される第2のイヤホンによって生成され得る。脳の聴覚皮質が第1のトーン(1105)および第2のトーン(1110)を知覚すると、脳は2つのトーンを合計することができる。脳は、2つのトーンに対応する音響波形を合計することができる。脳は、波形の和(1115)によって示されるように2つの波形を合計することができる。(異なる周波数または位相オフセットなどの)異なるパラメータを有する第1および第2のトーンにより、波の部分は、別のものから加算および減算して、1つまたは複数のパルス(1130)(またはビート(1130))を有する波形(1115)をもたらすことができる。パルス(1130)は、平衡状態にある部分(1125)によって分離することができる。これらの2つの異なる波形を一緒に混合することによって脳によって知覚されるパルス(1130)は、脳波同調を誘発することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、ピッチパンニング技術を使用してバイノーラルのビートを生成することができる。例えば、オーディオ生成モジュール(910)またはオーディオ調整モジュール(915)は、音声ファイルまたは単一トーンのピッチを上下に変調すると同時に、一方の側がわずかに高いピッチを有し、他方の側がわずかに低いピッチを有するように、ステレオのサイドの間の変調をパンするためのフィルタを含むかまたは使用することができる。ステレオのサイドは、オーディオ信号を生成して対象の第1の耳に伝える第1の音源、およびオーディオ信号を生成して対象の第2の耳に伝える第2の音源を指すことができる。音声ファイルは、音響波の表現または情報を格納するように構成されたファイルのフォーマットを指すことができる。例示的な音声ファイルフォーマットは、.mp3、.wav、.aac、.m4a、.smfなどを含むことができる。
NSS(905)は、このピッチパンニング技術を使用して、ステレオ式ヘッドホンを介して聴取されたときにバイノーラルのビートと同様の方法で脳によって知覚されるタイプの空間測位を生成することができる。したがって、NSS(905)は、このピッチパンニング技術を使用して、単一のトーンまたは単一の音声ファイルを使用してパルスまたはビートを生成することができる。
場合によっては、NSS(905)は、モノラルのビートまたはモノラルのパルスを生成することができる。モノラルのビートまたはパルスは、2つのトーンを組み合わせてビートを形成することによっても生成されるという点で、バイノーラルのビートに類似している。NSS(905)またはシステム(100)の構成要素は、バイノーラルのビートのように脳が波形を組み合わせるのとは対照的に、音が耳に到達する前にデジタルまたはアナログ技術を使用して2つのトーンを組み合わせることによって、モノラルのビートを形成することができる。例えば、NSS(905)(またはオーディオ生成構成要素(910))は、組み合わされたときに所望のパルスレート間隔を有するビートまたはパルスを生成する2つの異なる波形を識別および選択することができる。NSS(905)は、第1の音響波形の第1のデジタル表現を識別し、第1の音響波形とは異なるパラメータを有する第2の音響波形の第2のデジタル表現を識別することができる。NSS(905)は、第1のデジタル波形と第2のデジタル波形とを合成して、第1のデジタル波形および第2のデジタル波形とは異なる第3のデジタル波形を生成することができる。次いで、NSS(905)は、第3のデジタル波形をデジタル形式でオーディオ信号伝達構成要素(950)に送ることができる。NSS(905)は、デジタル波形をアナログフォーマットに変換し、そのアナログフォーマットをオーディオ信号伝達構成要素(950)に送ることができる。次いで、オーディオ信号伝達構成要素(950)は、音源を介して、片耳または両耳によって知覚される音を生成することができる。両耳で同じ音を知覚し得る。音は、所望のパルスレート間隔(1040)で離間したパルスまたはビートを含むことができる。
図11Bは、実施形態による、等時性トーンを有する音響パルスを示す。等時性トーンは、等間隔のトーンパルスである。等時性トーンは、2つの異なるトーンを組み合わせる必要なく作成することができる。NSS(905)またはシステム(100)の他の構成要素は、トーンをオンおよびオフにすることによって等時性トーンを生成することができる。NSS(905)は、オーディオ信号伝達構成要素にオンおよびオフを命令することによって、等時性トーンまたはパルスを生成することができる。NSS(905)は、音響波のデジタル表現を修正して、音響波のデジタル値を除去または設定し、パルス(1135)の間に音が生成され、ヌル部分(1140)の間に音が生成されないようにすることができる。
音響波をオンおよびオフにすることにより、NSS(905)は、40Hzなどの所望の刺激周波数に対応するパルスレート間隔(1040)だけ離間した音響パルス(1135)を確立することができる。所望のPRI(1040)で部分的に離間した等時性パルスは、脳波同調を誘発することができる。
図11Cは、実施形態による、オーディオトラックを使用してNSS(905)によって生成されるオーディオパルスを示す。サウンドトラックは、複数の異なる周波数、振幅、またはトーンを含む複雑な音響波を含むか、または参照することができる。例えば、サウンドトラックは、音声トラック、楽器トラック、音声と楽器の両方を有する音楽トラック、自然音、またはホワイトノイズを含むことができる。
NSS(905)は、音の成分をリズミカルに調整することによって、音声トラックを変調して脳波同調を誘発することができる。例えば、NSS(905)は、脳波同調を誘発するための刺激周波数に対応する律動刺激を生成するために、音響波または音声トラックの振幅を増減することによって音量を調節することができる。したがって、NSS(905)は、脳波同調を誘発するために、所望の刺激周波数に対応するパルスレート間隔を有する音響パルスを音響トラックに埋め込むことができる。NSS(905)は、脳波同調を誘発するために所望の刺激周波数に対応するパルスレート間隔を有する音響パルスを有する新しい修正された音声トラックを生成するように音声トラックを操作することができる。
図11Cに示すように、パルス(1135)は、音量を第1のレベルVaから第2のレベルVbに変調することによって生成される。音響波(345)の部分(1140)の間、NSS(905)は、音量をVaに設定または保持することができる。音量Vaは、波の振幅、または部分(1140)の間の波(345)の最大振幅または頂点を指すことができる。次いで、NSS(905)は、部分(1135)の間に音量をVbに調整、変更、または増加させることができる。NSS(905)は、パーセンテージ、デシベル数、対象の指定量、または他の量などの所定の量だけ音量を増加させることができる。NSS(905)は、パルス(1135)の所望のパルスの長さに対応する持続時間にわたって音量をVbに設定または維持することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、音量をレベルVbからレベルVaに減衰させる減衰器を含むことができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、減衰器(例えば、オーディオ信号伝達構成要素(950)の減衰器)に、音量をレベルVbからレベルVaまで減衰させるよう命令することができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、音量をVaからVbに増幅または増加させるための増幅器を含むことができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、増幅器(例えば、オーディオ信号伝達構成要素(950)の増幅器)に、音量をVaからVbに増幅または増加するように命令することができる。
図9に戻って参照すると、NSS(905)は、少なくとも1つのオーディオ調整モジュール(915)を含むか、それにアクセスするか、インターフェースするか、さもなければそれと通信することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、オーディオ信号の周波数、振幅、波長、パターン、または他のパラメータなど、オーディオ信号に関連するパラメータを調整するように設計および構築することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、プロファイル情報またはフィードバックに基づいてオーディオ信号のパラメータを自動的に変更することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、フィードバックモニタ(935)からフィードバック情報を受信することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、副作用管理モジュール(930)から命令または情報を受信することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、プロファイルマネージャ(925)からプロファイル情報を受信することができる。
NSS(905)は、少なくとも1つの不要周波数フィルタリングモジュール(920)を含み、これにアクセスし、これとインターフェースし、さもなければこれと通信することができる。不要周波数フィルタリングモジュール(920)は、そのようなオーディオ信号の量が脳によって知覚されるのを防止または低減するために望ましくないオーディオ信号の周波数を遮断、緩和、低減、さもなければフィルタリングするように設計および構築することができる。不要周波数フィルタリングモジュール(920)は、フィルタリング構成要素(955)に、神経振動に対する不要な周波数の影響を阻止、減衰、さもなければ低減させるように、フィルタリング構成要素(955)とインターフェース、命令、制御、さもなければ通信することができる。
不要周波数フィルタリングモジュール(920)は、能動式ノイズ制御構成要素(例えば、図12Bに示す能動式ノイズキャンセル構成要素(1215))を含むことができる。能動式ノイズ制御は、能動式ノイズキャンセルまたは能動式ノイズリダクションを参照または含むことができる。能動式ノイズ制御は、第1の音をキャンセルまたは減衰するように特に選択されたパラメータを有する第2の音を追加することによって、不要な音を低減することができる。場合によっては、能動式ノイズ制御構成要素は、同じ振幅を有するが、元の不要な音に対して逆位相(または逆位相)を有する音波を放出することができる。2つの波は結合して新しい波を形成し、相殺的干渉によって互いに効果的に相殺することができる。
能動式ノイズ制御構成要素は、アナログ回路またはデジタル信号処理を含むことができる。能動式ノイズ制御構成要素は、バックグラウンドオーラルノイズまたは非オーラルノイズの波形を分析するための適応技術を含むことができる。背景のノイズに応答して、能動式ノイズ制御構成要素は、元の信号の極性を位相シフトまたは反転させることができるオーディオ信号を生成することができる。この反転信号は、トランスデューサまたはスピーカによって増幅されて、元の波形の振幅に正比例する音波を生成し、相殺的干渉を生成することができる。これにより、知覚可能なノイズの音量を低減することができる。
いくつかの実施形態では、ノイズキャンセルスピーカを音源スピーカと同じ場所に配置することができる。いくつかの実施形態では、ノイズキャンセルスピーカは、減衰される音源と同じ場所に配置することができる。
不要周波数フィルタリングモジュール(920)は、聴覚脳波同調に悪影響を及ぼし得る望ましくない周波数を除去することができる。例えば、能動式ノイズ制御構成要素は、オーディオ信号が、所望のパルスレートの間隔を有する音響バースト、ならびに望ましくないパルスレート間隔を有する音響バーストを含むことを識別することができる。能動式ノイズ制御構成要素は、望ましくないパルスレートの間隔を有する音響バーストに対応する波形を識別し、望ましくない音響バーストを相殺または減衰するために反転位相波形を生成することができる。
NSS(905)は、少なくとも1つのプロファイルマネージャ(925)を含むか、それにアクセスするか、インターフェースするか、さもなければそれと通信することができる。プロファイルマネージャ(925)は、聴覚脳同調に関連する1人または複数の対象に関連する情報を記憶し、更新し、検索し、あるいは管理するように設計または構築することができる。プロファイル情報は、例えば、過去の治療情報、過去の脳同調情報、投薬情報、音響波のパラメータ、フィードバック、生理学的情報、環境情報、または脳同調のシステムおよび方法に関連する他のデータを含むことができる。
NSS(905)は、少なくとも1つの副作用管理モジュール(930)を含むか、それにアクセスするか、インターフェースするか、さもなければそれと通信することができる。副作用管理モジュール(930)は、副作用を低減するためにオーディオ信号の1つまたは複数のパラメータを変更するためにオーディオ調整モジュール(915)またはオーディオ生成モジュール(910)に情報を伝えるように設計および構築することができる。副作用には、例えば、悪心、片頭痛、疲労、発作、耳の緊張、難聴、耳鳴り、または耳鳴症が含まれ得る。
副作用管理モジュール(930)は、オーディオ信号のパラメータを変更するまたは変えるようにNSS(905)の構成要素に自動的に命令することができる。副作用管理モジュール(930)は、副作用を低減するために所定の閾値で構成することができる。例えば、副作用管理モジュール(930)は、パルス列の最長持続時間、音響波の最大振幅、最大の音量、パルス列の最大デューティサイクル(例えば、パルス列の周波数を乗算したパルス幅)、一定期間(例えば、1時間、2時間、12時間、または24時間)での脳波同調のための最大の治療の回数で構成することができる。
副作用管理モジュール(930)は、フィードバック情報に応答してオーディオ信号のパラメータを変化させることができる。副作用管理モジュール(930)は、フィードバックモニタ(935)からフィードバックを受け取ることができる。副作用管理モジュール(930)は、フィードバックに基づいてオーディオ信号のパラメータを調整することを判定することができる。副作用管理モジュール(930)は、フィードバックを閾値と比較して、オーディオ信号のパラメータを調整することを判定することができる。
副作用管理モジュール(930)は、現在のオーディオ信号およびオーディオ信号に対する調整を決定するためのフィードバックにポリシーまたは規則を適用するポリシーエンジンを用いて構成することができ、または含むことができる。例えば、フィードバックが、オーディオ信号を受信している患者が閾値を上回る心拍数または脈拍数を有することを示す場合、副作用管理モジュール(930)は、脈拍数が閾値を下回る値、または閾値を下回る第2の閾値を下回る値に安定するまでパルス列をオフにすることができる。
NSS(905)は、少なくとも1つのフィードバックモニタ(935)を含むか、それにアクセスするか、インターフェースするか、さもなければそれと通信することができる。フィードバックモニタは、フィードバック構成要素(960)からフィードバック情報を受信するように設計および構築することができる。フィードバック構成要素(960)は、例えばフィードバックセンサ(1405)、例えば、温度センサ、心拍数または脈拍数モニタ、生理学的センサ、周囲ノイズセンサ、マイクロフォン、周囲温度センサ、血圧モニタ、脳波センサ、EEGプローブ、人間の眼の前部と後部との間に存在する角膜網膜定位電位を測定するように構成された眼電図(「EOG」)プローブ、加速度計、ジャイロスコープ、動き検出器、近接センサ、カメラ、マイクロフォン、または光検出器を含むことができる。
聴覚刺激による神経刺激のために構成されたシステムおよびデバイス
図12Aは、実施形態による聴覚脳同調のためのシステムを示す図である。システム(1200)は、1つまたは複数のスピーカ(1205)を含むことができる。システム(1200)は、1つまたは複数のマイクロフォンを含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、スピーカ(1205)とマイクロフォン(1210)の両方を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム(1200)はスピーカ(1205)を含み、マイクロフォン(1210)を含まなくてもよい。いくつかの実施形態では、システム(1200)はマイクロフォン(1210)を含み、スピーカ(1210)を含まなくてもよい。
図12Aは、実施形態による聴覚脳同調のためのシステムを示す図である。システム(1200)は、1つまたは複数のスピーカ(1205)を含むことができる。システム(1200)は、1つまたは複数のマイクロフォンを含むことができる。いくつかの実施形態では、システムは、スピーカ(1205)とマイクロフォン(1210)の両方を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム(1200)はスピーカ(1205)を含み、マイクロフォン(1210)を含まなくてもよい。いくつかの実施形態では、システム(1200)はマイクロフォン(1210)を含み、スピーカ(1210)を含まなくてもよい。
スピーカ(1205)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)と一体化することができる。オーディオ信号伝達構成要素(950)は、スピーカ(1205)を含むことができる。スピーカ(1205)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)と対話または通信することができる。例えば、オーディオ信号伝達構成要素(950)は、音を生成するようにスピーカ(1205)に命令することができる。
マイクロフォン(1210)は、フィードバック構成要素(960)と一体化することができる。フィードバック構成要素(960)は、マイクロフォン(1210)を含むことができる。マイクロフォン(1210)は、フィードバック構成要素(960)と対話または通信することができる。例えば、フィードバック構成要素(960)は、マイクロフォン(1210)から情報、データ、または信号を受信することができる。
いくつかの実施形態では、スピーカ(1205)およびマイクロフォン(1210)は、一緒にまたは同じデバイスに統合することができる。例えば、スピーカ(1205)は、マイクロフォン(1210)として機能するように構成され得る。NSS(905)は、スピーカ(1205)をスピーカモードからマイクモードに切り替えることができる。
いくつかの実施形態では、システム(1200)は、対象の耳の一方に配置された単一のスピーカ(1205)を含むことができる。いくつかの実施形態では、システム(1200)は、2つのスピーカを含むことができる。2つのスピーカのうちの第1のスピーカを第1の耳に配置することができ、2つのスピーカのうちの第2のスピーカを第2の耳に配置することができる。いくつかの実施形態では、追加のスピーカを対象の頭部の前または対象の頭部の後ろに配置することができる。いくつかの実施形態では、1つまたは複数のマイクロフォン(1210)は、片耳または両耳、対象の頭部の前、または対象の頭部の後ろに配置することができる。
スピーカ(1205)は、電気信号から音を生成するように構成されたダイナミックコーンスピーカを含むことができる。スピーカ(1205)は、可聴域(例えば、60Hz~20,000Hz)の一部または全部にわたる周波数を有する音響波を生成するためのフルレンジドライバを含むことができる。スピーカ(1205)は、0~60Hzなどの可聴範囲外の周波数、または20kHz~4GHzなどの超音響波範囲の周波数を有する音響波を生成するためのドライバを含むことができる。スピーカ(1205)は、可聴周波数範囲の様々な部分で音を生成するための1つまたは複数のトランスデューサまたはドライバを含むことができる。例えば、スピーカ(1205)は、高域周波数用のツイータ(例えば、2,000Hz~20,000Hz)、中域周波数用の中域ドライバ(例えば、250Hz~2000Hz)、または低域周波数用のウーファ(例えば、60Hz~250Hz)を含むことができる。
スピーカ(1205)は、音を生成するための1つまたは複数の種類のスピーカハードウェア、構成要素、または技術を含むことができる。例えば、スピーカ(1205)は、音を生成するための振動板を含むことができる。スピーカ(1205)は、固定コイルを使用して磁化された金属片を振動させる可動の鉄ラウドスピーカを含むことができる。スピーカ(1205)は、圧電スピーカを含むことができる。圧電スピーカは、圧電効果を利用して圧電材料に電圧を印加して運動を発生させることによって音を発生させることができ、振動板および共振器を使用して可聴音に変換される。
スピーカ(1205)は、静磁気ラウドスピーカ、磁歪スピーカ、静電ラウドスピーカ、リボンスピーカ、平面磁気ラウドスピーカ、曲げ波ラウドスピーカ、同軸ドライバ、ホーンスピーカ、ハイル空気運動変換器、または透明イオン伝導スピーカなどの様々な他のタイプのハードウェアまたは技術を含むことができる。
場合によっては、スピーカ(1205)は、振動板を備えなくてもよい。例えば、スピーカ(1205)は、放射素子として電気プラズマを用いたプラズマアークスピーカとすることができる。スピーカ(1205)は、カーボンナノチューブ薄膜を用いた熱音響スピーカとすることができる。スピーカ(1205)は、それらのピッチを絶えず変化させるブレードを有するファンを含む回転ウーファとすることができる。
いくつかの実施形態では、スピーカ(1205)は、ヘッドホン、またはヘッドホン、イヤースピーカー、イヤホン、またはイヤホンのペアを含むことができる。ヘッドホンは、スピーカと比較して比較的小さいスピーカであり得る。ヘッドホンは、耳の中、耳の周り、さもなければ耳または耳の近くに配置されるように設計および構築することができる。ヘッドホンは、電気信号を対象の耳の中の対応する音に変換する電気音響トランスデューサを含むことができる。いくつかの実施形態では、ヘッドホン(1205)は、一体型増幅器またはスタンドアロンユニットなどのヘッドホン増幅器を含むかまたはそれとインターフェースすることができる。
いくつかの実施形態では、スピーカ(1205)は、空気を耳道内に押し込み、音波と同様の方法で鼓膜を押すエアジェットを含むことができるヘッドホンを含むことができる。空気の破裂(いずれかの識別可能な音の有無にかかわらず)による鼓膜の圧縮および希薄化は、聴覚信号と同様の神経振動の周波数を制御することができる。例えば、スピーカ(1205)は、鼓膜を圧縮または引き込んで神経振動の周波数に影響を与えるために、空気を外耳道に押し込み、引き込み、または押したり引いたりすることの両方を行うインイヤーヘッドホンに似た空気ジェットまたはデバイスを含むことができる。NSS(905)は、所定の周波数で空気のバーストを発生することを空気ジェットに命令する、構成する、または引き起こすことができる。
いくつかの実施形態では、ヘッドホンは、有線または無線接続を介してオーディオ信号伝達構成要素(950)に接続することができる。いくつかの実施形態では、オーディオ信号伝達構成要素(950)は、ヘッドホンを含むことができる。いくつかの実施形態では、ヘッドホン(1205)は、有線または無線接続を介してNSS(905)の1つまたは複数の構成要素とインターフェースすることができる。いくつかの実施形態では、ヘッドホン(1205)は、NSS(905)またはシステム(100)の1つまたは複数のコンポーネントを含むことができ、例えばオーディオ生成モジュール(910)、オーディオ調整モジュール(915)、不要周波数フィルタリングモジュール(920)、プロファイルマネージャ(925)、副作用管理モジュール(930)、フィードバックモニタ(935)、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、またはフィードバック構成要素(960)が挙げられる。
スピーカ(1205)は、様々なタイプのヘッドホンを含むか、またはそれに一体化することができる。例えば、ヘッドホンは、例えば、外部ノイズを減衰させるために頭部に対してシールするように設計および構築された円形または楕円形のイヤパッドを含む耳周辺ヘッドホン(例えば、フルサイズのヘッドホン)を含むことができる。耳周囲ヘッドホンは、外部の注意散漫を低減しながら、没入型聴覚脳波刺激体験の提供を容易にすることができる。いくつかの実施形態では、ヘッドホンは、耳の周りではなく耳を圧迫するパッドを含む耳上ヘッドホンを含むことができる。耳上ヘッドホンは、外部ノイズの減衰を少なくすることができる。
耳周囲ヘッドホンおよび耳上ヘッドホンの両方は、開いた背中、閉じた背中、または半開いた背中を有することができる。オープンバックは、より多くの音を漏洩させ、より多くの周囲音を入力させるが、より自然なまたはスピーカのような音を提供する。クローズドバックヘッドホンは、オープンバックヘッドホンと比較して周囲ノイズをより遮断し、したがって、外部の注意散漫を低減しながら、より没入型の聴覚脳波刺激体験を提供する。
いくつかの実施形態では、ヘッドホンは、イヤホンまたはインイヤーヘッドホンなどのイヤフィッティングヘッドホンを含むことができる。イヤホンは、外耳道に面しているが挿入されていない、外耳に直接装着される小型ヘッドホンを指すことができる。しかし、イヤホンは、最小限の音響隔離をもたらし、周囲ノイズが入ることを可能にする。インイヤーヘッドホン(またはインイヤーモニタまたはカナルフォン)は、外耳道内に挿入するために設計および構築することができる小型ヘッドホンを指すことができる。インイヤーヘッドホンは、外耳道と係合し、イヤホンと比較してより多くの周囲ノイズを遮断することができ、したがって、より没入型の聴覚脳波刺激体験を提供する。インイヤーヘッドホンは、シリコーンゴム、エラストマー、またはフォームなどの1つ以上の材料から作製または形成された外耳道プラグを含むことができる。いくつかの実施形態では、インイヤーヘッドホンは、外耳道のカスタムメイドの鋳造物を含むことができ、対象に快適性およびノイズ分離を追加するカスタム成形プラグを作成し、それによって聴覚脳波刺激体験の没入感をさらに改善する。
いくつかの実施形態では、音を検出するために、1つまたは複数のマイクロフォン(1210)を使用することができる。マイクロフォン(1210)は、スピーカ(1205)と一体化することができる。マイクロフォン(1210)は、NSS(905)またはシステム(100)の他の構成要素にフィードバック情報を提供することができる。マイクロフォン(1210)は、スピーカ(1205)の構成要素にフィードバックを提供して、スピーカ(1205)にオーディオ信号のパラメータを調整させることができる。
マイクロフォン(1210)は、音を電気信号に変換するトランスデューサを含むことができる。マイクロフォン(1210)は、電磁誘導、静電容量変化、または圧電を使用して、空気圧変動から電気信号を生成することができる。場合によっては、マイクロフォン(1210)は、信号が記録または処理される前に信号を増幅するための前置増幅器を含むか、または前置増幅器に接続することができる。マイクロフォン(1210)は、例えば、コンデンサマイクロホン、RFコンデンサマイクロホン、エレクトレットコンデンサ、ダイナミックマイクロホン、可動コイルマイクロホン、リボンマイクロホン、カーボンマイクロホン、圧電マイクロフォン、水晶マイクロフォン、光ファイバマイクロホン、レーザマイクロホン、液体または水マイクロフォン、微小電気機械システム(「MEMS」)マイクロフォン、またはマイクロフォンとしてのスピーカを含む、1つまたは複数のタイプのマイクロフォンを含むことができる。
フィードバック構成要素(960)は、音声を取得、識別、または受信するためにマイクロフォン(1210)を含むか、またはこれとインターフェースすることができる。フィードバック構成要素(960)は、周囲ノイズを取得することができる。フィードバック構成要素(960)は、スピーカ(1205)によって生成されたオーディオ信号の特性をNSS(905)が調整するのを容易にするために、スピーカ(1205)から音を取得することができる。マイクロフォン(1210)は、オーディオコマンド、命令、要求、フィードバック情報、または調査質問に対する応答などの、対象からの音声入力を受信することができる。
いくつかの実施形態では、1つまたは複数のスピーカ(1205)を、1つまたは複数のマイクロフォン(1210)と一体化することができる。例えば、スピーカ(1205)およびマイクロフォン(1210)は、ヘッドセットを形成することができ、単一のエンクロージャ内に配置することができ、または、スピーカ(1205)およびマイクロフォン(1210)は、音響発生モードと音響受信モードとを切り替えるように構造的に設計され得るため、同じデバイスでさえあってもよい。
図12Bは、実施形態による聴覚脳同調のためのシステム構成を示す。システム(1200)は、少なくとも1つのスピーカ(1205)を含むことができる。システム(1200)は、少なくともマイクロフォン(1210)を含むことができる。システム(1200)は、少なくとも1つの能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)を含むことができる。システム(1200)は、少なくとも1つのフィードバックセンサ(1225)を含むことができる。システム(1200)は、NSS(905)を含むか、またはそれとインターフェースすることができる。システム(1200)は、オーディオプレーヤ(1220)を含むか、またはこれとインターフェースすることができる。
システム(1200)は、第1の耳に配置された第1のスピーカ(1205)を含むことができる。システム(1200)は、2年目に配置される第2のスピーカ(1205)を含むことができる。システム(1200)は、第1のマイクロフォン(1210)と通信可能に結合された第1の能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)を含むことができる。システム(1200)は、第2のマイクロフォン(1210)と通信可能に結合された第2の能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)を含むことができる。場合によっては、能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)は、第1のスピーカ(1205)および第2のスピーカ(1205)の両方、または第1のマイクロフォン(1210)および第2のマイクロフォン(1210)の両方と通信することができる。システム(1200)は、能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)と通信可能に結合された第1のマイクロフォン(1210)を含むことができる。システム(1200)は、能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)と通信可能に結合された第2のマイクロフォン(1210)を含むことができる。いくつかの実施形態では、マイクロフォン(1210)、スピーカ(1205)、および能動式ノイズキャンセル構成要素の各々は、NSS(905)と通信またはインターフェースすることができる。いくつかの実施形態では、システム(1200)は、NSS(905)、スピーカ(1205)、マイクロフォン(1210)、または能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)に通信可能に結合されたフィードバックセンサ(1225)および第2のフィードバックセンサ(1225)を含むことができる。
動作中、いくつかの実施形態では、オーディオプレーヤ(1220)は、音楽トラックを再生することができる。オーディオプレーヤ(1220)は、第1のおよび第2のスピーカ(1205)への有線または無線接続を介して音楽トラックに対応するオーディオ信号を伝えることができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、オーディオプレーヤからのオーディオ信号を傍受することができる。例えば、NSS(905)は、オーディオプレーヤ(1220)からデジタルまたはアナログのオーディオ信号を受信することができる。NSS(905)は、オーディオプレーヤ(1220)およびスピーカ(1205)を媒介することができる。NSS(905)は、聴覚脳波刺激信号を埋め込むために、音楽に対応するオーディオ信号を解析することができる。例えば、NSS(905)は、図11Cに示すようなパルスレート間隔を有する音響パルスを生成するために、オーディオプレーヤ(1220)からの聴覚信号の音量を調整することができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、バイノーラルのビート技術を使用して、脳によって知覚されたときに所望の刺激周波数を有するように組み合わされる異なる聴覚信号を第1および第2のスピーカに伝えることができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、脳がオーディオ信号を同時にまたは実質的に同時に(例えば、1ミリ秒、2ミリ秒、5ミリ秒、または10ミリ秒以内)知覚するように、第1および第2のスピーカ(1205)との間のいずれかの待ち時間を調整することができる。NSS(905)は、オーディオ信号がスピーカから同時に送られるように、待ち時間を考慮してオーディオ信号をバッファすることができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、オーディオプレーヤ(1220)およびスピーカを媒介しなくてもよい。例えば、NSS(905)は、デジタル音楽リポジトリから音楽トラックを受信することができる。NSS(905)は、所望のPRIに従って音響パルスを埋め込むように音楽トラックを操作または修正することができる。次いで、NSS(905)は、修正されたオーディオ信号をスピーカ(1205)に伝えるために、修正された音楽トラックをオーディオプレーヤ(1220)に伝えることができる。
いくつかの実施形態では、能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)は、マイクロフォン(1210)から周囲ノイズ情報を受信し、望ましくない周波数またはノイズを識別し、望ましくない波形を相殺または減衰させるために逆位相波形を生成することができる。いくつかの実施形態では、システム(1200)は、ノイズキャンセル構成要素(1215)によってもたらされるノイズキャンセリング波形を生成する追加のスピーカを含むことができる。ノイズキャンセル構成要素(1215)は、追加のスピーカを含むことができる。
システム(1200)のフィードバックセンサ(1225)は、環境パラメータまたは生理学的状態などのフィードバック情報を検出することができる。フィードバックセンサ(1225)は、フィードバック情報をNSS(905)に提供することができる。NSS(905)は、フィードバック情報に基づいてオーディオ信号を調整または変更することができる。例えば、NSS(905)は、対象の脈拍数が所定の閾値を超えたと判定した後、オーディオ信号の音量を下げることができる。NSS(905)は、聴覚信号の音量が閾値を超えたことを検出し、振幅を小さくすることができる。NSS(905)は、パルスレート間隔が閾値を下回っていると判定することができ、閾値は、対象が焦点を失っているか、またはオーディオ信号に満足のいくレベルの注意を払っていないことを示すことができ、NSS(905)は、オーディオ信号の振幅を増加させるか、またはトーンもしくは音楽トラックを変更することができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、時間間隔に基づいてトーンまたは音楽トラックを変えることができる。トーンまたは音楽トラックを変えることにより、対象は聴覚刺激に対してより高いレベルの注意を払うことができ、脳波同調を促進することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、EEGプローブ(1225)から神経振動情報を受信し、EEG情報に基づいて聴覚刺激を調整することができる。例えば、NSS(905)は、プローブ情報から、ニューロンが望ましくない周波数で振動していることを判定することができる。次いで、NSS(905)は、マイクロフォン(1210)を使用して周囲ノイズ内の対応する望ましくない周波数を識別することができる。次いで、NSS(905)は、能動式ノイズキャンセル構成要素(1215)に、望ましくない周波数を有する周囲ノイズに対応する波形を除去するよう命令することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は受動式ノイズフィルタを有効にすることができる。パスノイズフィルタは、ノイズの望ましくない周波数をフィルタリングする1つまたは複数の抵抗器、コンデンサ、またはインダクタを有する回路を含むことができる。場合によっては、受動式フィルタは、遮音材料、防音材料、または吸音材料を含むことができる。
図4Cは、実施形態による聴覚脳同調のためのシステム構成を示す。システム(401)は、周囲ノイズ源(1230)を使用して聴覚脳波刺激を与えることができる。例えば、システム(401)は、周囲ノイズ(1230)を検出するマイクロフォン(1210)を含むことができる。マイクロフォン(1210)は、検出された周囲ノイズをNSS(905)に伝えることができる。NSS(905)は、周囲ノイズ(1230)を、第1のスピーカ(1205)または第2のスピーカ(1205)に伝える前に修正することができる。いくつかの実施形態では、システム(401)は、補聴器デバイスと統合またはインターフェースすることができる。補聴器は、聴覚を改善するように設計されたデバイスであり得る。
NSS(905)は、周囲ノイズ(1230)の振幅を増減して、所望のパルスレート間隔を有する音響バーストを生成することができる。NSS(905)は、修正されたオーディオ信号を第1および第2のスピーカ(1205)に与えて、聴性脳波同調を容易にすることができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、クリックトレイン、トーン、または他の音響パルスを周囲ノイズ(1230)にオーバーレイすることができる。例えば、NSS(905)は、マイクロフォン(1210)から周囲ノイズ情報を受信し、周囲ノイズ情報に聴覚刺激信号を適用し、次いで、組み合わされた周囲ノイズ情報および聴覚刺激信号を第1および第2のスピーカ(1205)に提示することができる。場合によっては、NSS(905)は、聴覚刺激信号をスピーカ(1205)に伝える前に、周囲ノイズ(1230)の不要な周波数をフィルタリングすることができる。
したがって、周囲ノイズ(1230)を聴覚刺激の一部として使用して、対象は、脳波同調を促進するために聴覚刺激を受けながら周囲を観察するか、または日常的な活動を続けることができる。
図13は、実施形態による聴覚脳同調のためのシステム構成を示す。システム(1300)は、室内環境を使用して脳波同調のための聴覚刺激を与えることができる。システム(1300)は、1つまたは複数のスピーカを含むことができる。システム(1300)は、サラウンドサウンドシステムを含むことができる。例えば、システム(1300)は、左側スピーカ(1310)、右側スピーカ(1315)、センタースピーカ(1305)、右側サラウンドスピーカ(1325)、および左側サラウンドスピーカ(1330)を含む。システム(1300)は、サブウーファ(1320)を含む。システム(1300)は、マイクロフォン(1210)を含むことができる。システム(1300)は、5.1サラウンドシステムを含むか、または参照することができる。いくつかの実施形態では、システム(1300)は、1、2、3、4、5、6、7またはそれより多いスピーカを有することができる。
サラウンドシステムを使用して聴覚刺激を与える場合、NSS(905)は、システム(1300)のスピーカの各々に同じまたは異なるオーディオ信号を伝えることができる。NSS(905)は、脳波同調を容易にするために、システム(1300)のスピーカのうちの1つまたは複数に与えられるオーディオ信号を修正または調整することができる。例えば、NSS(905)は、マイクロフォン(1210)からフィードバックを受信し、マイクロフォン(1210)の位置に対応する室内の位置に位置する対象に与えられる聴覚刺激を最適化するように、オーディオ信号を修正、操作、さもなければ調整することができる。NSS(905)は、マイクロフォン(1210)に向かって伝播するスピーカによって生成された音響ビームまたは波を分析することによって、マイクロフォン(1210)に対応する位置で知覚される聴覚刺激を最適化または改善することができる。
NSS(905)は、各スピーカの設計および構成に関する情報で構成することができる。例えば、スピーカ(1305)は、角度(1335)の方向に音を発生させることができる。スピーカ(1310)は、角度(1340)の方向に進む音を発生させることができる。スピーカ(1315)は、角度(1345)の方向に進む音を発生させることができる。スピーカ(1325)は、角度(1355)の方向に進む音を発生させることができる。スピーカ(1330)は、角度(1350)の方向に進む音を発生させることができる。これらの角度は、スピーカごとに最適または所定の角度とすることができる。これらの角度は、マイクロフォン(1210)に対応する場所に位置する人が最適な聴覚刺激を受けることができるように、各スピーカの最適な角度を指すことができる。したがって、システム(1300)のスピーカは、対象に向かって聴覚刺激を伝達するように配向することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、1つまたは複数のスピーカを有効または無効にすることができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、脳波同調を容易にするために、話者の音量を増減することができる。NSS(905)は、音楽トラック、テレビオーディオ、ムービーオーディオ、インターネットオーディオ、セットトップボックスからのオーディオ出力、または他の音源を傍受することができる。NSS(905)は、受信したオーディオを調整または操作し、調整されたオーディオ信号をシステム(1300)のスピーカに送り、脳波同調を誘発することができる。
図14は、人の頭部、頭部の上、または頭部の近くに置いたまたは配置されたフィードバックセンサ(1405)を示す。フィードバックセンサ(1405)は、例えば、脳波活動を検出するEEGプローブを含むことができる。
フィードバックモニタ(935)は、1つまたは複数のフィードバックセンサ(1405)からのフィードバック情報を検出、受信、取得、さもなければ識別することができる。フィードバックモニタ(935)は、さらなる処理または記憶のために、フィードバック情報をNSS(905)の1つまたは複数の構成要素に提供することができる。例えば、プロファイルマネージャ(925)は、フィードバック情報を用いてデータリポジトリ(940)に格納されたプロファイルデータ構造(945)を更新することができる。プロファイルマネージャ(925)は、フィードバック情報を、オーディオ脳刺激を受けている患者または人の識別子、ならびにフィードバック情報の受信または検出に対応するタイムスタンプおよび日付スタンプと関連付けることができる。
フィードバックモニタ(935)は、注意のレベルを判定することができる。注意のレベルは、脳刺激に使用される音響パルスに設けられる焦点を指すことができる。フィードバックモニタ(935)は、様々なハードウェアおよびソフトウェア技術を使用して注意のレベルを判定することができる。フィードバックモニタ(935)は、注意のレベル(例えば、1が低い注意であり、10が高い注意である1から10、またはその逆、1が低い注意であり、100が高い注意である1から100、またはその逆、0が低い注意であり、1が高い注意である0から1、またはその逆)にスコアを割り当てることができ、注意のレベル(例えば、低、中、高)を分類することができ、注意を等級付けする(例えば、A、B、C、D、またはF)ことができ、さもなければ注意のレベルの指示を与えることができる。
場合によっては、フィードバックモニタ(935)は、注意のレベルを識別するために人の眼球運動を追跡することができる。フィードバックモニタ(935)は、アイトラッカーを含むフィードバック構成要素(960)とインターフェースすることができる。フィードバックモニタ(935)(例えば、フィードバック構成要素(960)を介して)は、人の眼球運動を検出および記録し、記録された眼球運動を分析して、注意スパンまたは注意のレベルを判定することができる。フィードバックモニタ(935)は、隠れた注意に関連する情報を示し、または伝えることができる視線を測定することができる。例えば、フィードバックモニタ(935)(例えば、フィードバック構成要素(960)を介して)は、眼電図(「EOG」)で構成して、眼の周りの皮膚電位を測定することができ、眼が頭部に対して向いている方向を示すことができる。いくつかの実施形態では、EOGは、頭部に対する眼の方向を決定するために頭部が動かないように頭部を安定させるためのシステムまたはデバイスを含むことができる。いくつかの実施形態では、EOGは、頭部の位置を決定し、次いで頭部に対する眼の方向を決定するために、ヘッドトラッカーシステムを含むかまたはそれとインターフェースすることができる。
いくつかの実施形態では、フィードバックモニタ(935)およびフィードバック構成要素(960)は、眼球運動に基づいて、対象が聴覚刺激に注意している注意のレベルを判定することができる。例えば、眼球運動の増加は、聴覚刺激とは対照的に、対象が視覚刺激に集中していることを示し得る。聴覚刺激とは対照的に、対象が視覚刺激に払っている注意のレベルを判定するために、フィードバックモニタ(935)およびフィードバック構成要素(960)は、瞳孔または角膜の反射のビデオ検出を使用して、眼または眼球運動の方向を判定または追跡することができる。例えば、フィードバック構成要素(960)は、1つまたは複数のカメラまたはビデオカメラを含むことができる。フィードバック構成要素(960)は、眼に向かって光パルスを送る赤外線源を含むことができる。光は、眼によって反射され得る。フィードバック構成要素(960)は、反射の位置を検出することができる。フィードバック構成要素(960)は、反射の位置を捉えるまたは記録することができる。フィードバック構成要素(960)は、反射に対して画像処理を実行して、眼の方向または眼の視線の方向を判定または計算することができる。
フィードバックモニタ(935)は、眼の方向または動きを、同一人物の過去の眼の方向または動き、公の眼の動き、または他の過去の眼の動き情報と比較して、注意のレベルを判定することができる。例えば、フィードバックモニタ(935)は、過去の聴覚刺激セッション中の眼球運動の過去の量を判定することができる。フィードバックモニタ(935)は、現在の眼球運動を過去の眼球運動と比較して偏差を特定することができる。NSS(905)は、比較に基づいて、眼球運動の増加を判定し、眼球運動の増加に基づいて、対象が現在の聴覚刺激に、相対的に注意を払っていないとさらに判定することができる。注意の低下の検出に応答して、フィードバックモニタ(935)は、対象者に注意を向けさせるためにオーディオ信号のパラメータを変更するようにオーディオ調整モジュール(915)に命令することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、音量、トーン、ピッチ、または音楽トラックを変更して、対象者に注意を向けさせるか、または対象が聴覚刺激に払っている注意のレベルを高めることができる。オーディオ信号を変更すると、NSS(905)は、注意のレベルを監視し続けることができる。例えば、オーディオ信号を変更すると、NSS(905)は、オーディオ信号に与えられる注意のレベルの増加を示すことができる眼球運動の減少を検出することができる。
フィードバックセンサ(1405)は、NSS(905)と対話または通信することができる。例えば、フィードバックセンサ(1405)は、検出されたフィードバック情報またはデータをNSS(905)(例えば、フィードバックモニタ(935))に伝えることができる。フィードバックセンサ(1405)は、例えば、フィードバックセンサ(1405)が検出または感知または通知のときに、リアルタイムでNSS(905)にデータを伝えることができる。フィードバックセンサ(1405)は、1分、2分、5分、10分、1時間、2時間、4時間、12時間、または24時間などの時間間隔に基づいてフィードバック情報をNSS(905)に提供することができる。フィードバックセンサ(1405)は、フィードバック測定値が閾値を超える、または閾値を下回るなどの条件またはイベントに応答して、フィードバック情報をNSS(905)に提供することができる。フィードバックセンサ(1405)は、フィードバックパラメータの変化に応答してフィードバック情報を提供することができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、情報を求めてフィードバックセンサ(1405)にping、問い合わせ、または要求を送信することができ、フィードバックセンサ(1405)は、ping、要求、または問い合わせに応答してフィードバック情報を提供することができる。
聴覚刺激による神経刺激のための方法
図15は、実施形態による聴覚的脳同調を行う方法の流れ図である。方法(800)は、例えば神経刺激システム(NSS)を含む、図7A、7B、および9~14に示す1つまたは複数のシステム、構成要素、モジュールまたは要素によって実行することができる。簡単に概観すると、NSSは、ブロック(1505)で提示するオーディオ信号を識別することができる。ブロック(1510)において、NSSは、識別されたオーディオ信号を生成および送ることができる。(1515)において、NSSは、神経活性、生理学的活性、環境パラメータ、またはデバイスのパラメータに関連するフィードバックを受信または判定することができる。(1520)において、NSSは、フィードバックに基づいてオーディオ信号を管理、制御、または調整することができる。
図15は、実施形態による聴覚的脳同調を行う方法の流れ図である。方法(800)は、例えば神経刺激システム(NSS)を含む、図7A、7B、および9~14に示す1つまたは複数のシステム、構成要素、モジュールまたは要素によって実行することができる。簡単に概観すると、NSSは、ブロック(1505)で提示するオーディオ信号を識別することができる。ブロック(1510)において、NSSは、識別されたオーディオ信号を生成および送ることができる。(1515)において、NSSは、神経活性、生理学的活性、環境パラメータ、またはデバイスのパラメータに関連するフィードバックを受信または判定することができる。(1520)において、NSSは、フィードバックに基づいてオーディオ信号を管理、制御、または調整することができる。
ヘッドホンで動作するNSS
NSS(905)は、図12Aに示すように、スピーカ(1205)と連動して動作することができる。NSS(905)は、スピーカ(1205)およびフィードバックセンサ(1405)を含むイヤホンまたはインイヤーフォンと連携して動作することができる。
NSS(905)は、図12Aに示すように、スピーカ(1205)と連動して動作することができる。NSS(905)は、スピーカ(1205)およびフィードバックセンサ(1405)を含むイヤホンまたはインイヤーフォンと連携して動作することができる。
動作中、ヘッドホンを使用する対象は、ヘッドホンを頭部に装着することができ、その結果、スピーカは、または、外耳道または外耳道内に配置される。場合によっては、対象は、ヘッドホンが装着されたこと、および対象が脳波同調を受ける準備ができていることをNSS(905)に示すことができる。表示は、キーボード(726)、ポインティングデバイス(727)、または他のI/Oデバイス(730a~n)などの入出力インターフェースを介した命令、コマンド、選択、入力または他の表示を含むことができる。表示は、動きがベースの表示、視覚的表示、または音声ベースの表示とすることができる。例えば、対象は、対象が脳波同調を受ける準備ができていることを示す音声コマンドを与えることができる。
場合によっては、フィードバックセンサ(1405)は、対象が脳波同調を受ける準備ができていると判定することができる。フィードバックセンサ(1405)は、ヘッドホンが対象の頭部に置かれたことを検出することができる。NSS(905)は、ヘッドホンが対象の頭部に配置されたことを判定するために、モーションデータ、加速度データ、ジャイロスコープデータ、温度データ、または容量性タッチデータを受信することができる。モーションデータなどの受信したデータは、ヘッドホンがピックアップされて対象の頭部に配置されたことを示すことができる。温度データは、ヘッドホンの温度またはその付近の温度を測定することができ、ヘッドホンが対象の頭部にあることを示すことができる。NSS(905)は、対象がヘッドホンまたはフィードバックセンサ(1405)に高いレベルの注意を向けているとの判定に応答して、対象が準備完了であることを検出することができる。
したがって、NSS(905)は、ヘッドホンが装着され、対象が準備状態にあることを検出または判定することができ、あるいはNSS(905)は、対象がヘッドホンを装着し、対象が脳波同調を受ける準備ができているという表示または確認を対象から受信することができる。対象の準備ができていると判定すると、NSS(905)は脳波同調プロセスを初期化することができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、プロファイルデータ構造(945)にアクセスすることができる。例えば、プロファイルマネージャ(925)は、プロファイルデータ構造(945)に照会して、脳同調処理に使用される外耳刺激のための1つまたは複数のパラメータを判定することができる。パラメータは、例えば、聴覚刺激技術の種類、聴覚刺激の強度または音量、聴覚刺激の周波数、聴覚刺激の持続時間、または聴覚刺激の波長を含むことができる。プロファイルマネージャ(925)は、プロファイルデータ構造(945)に照会して、以前の聴覚刺激セッションなどの脳同調歴の情報を取得することができる。プロファイルマネージャ(925)は、プロファイルデータ構造(945)で検索を実行することができる。プロファイルマネージャ(925)は、使用者の名前、使用者の識別子、位置情報、指紋、生体認証識別子、網膜スキャン、音声認識および認証、または他の識別技術を用いて検索を実行することができる。
NSS(905)は、ヘッドホンに接続された構成要素に基づいて、外耳刺激の種類を判定することができる。NSS(905)は、利用可能なスピーカ(1205)の種類に基づいて、外耳刺激の種類を判定することができる。例えば、ヘッドホンがオーディオプレーヤに接続されている場合、NSS(905)は、音響パルスを埋め込むように判定することができる。ヘッドホンがオーディオプレーヤに接続されておらず、マイクロフォンのみに接続されている場合、NSS(905)は、純音を注ぐ、または周囲ノイズを修正すると判定することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、過去の脳波同調セッションに基づいて外耳刺激のタイプを判定することができる。例えば、プロファイルデータ構造(945)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)のタイプに関する情報で事前構成することができる。
NSS(905)は、プロファイルマネージャ(925)を介して、パルス列またはオーディオ信号の変調周波数を判定することができる。例えば、NSS(905)は、プロファイルデータ構造(945)から、外耳刺激の変調周波数を40Hzに設定すべきであると判定することができる。聴覚刺激の種類に応じて、プロファイルデータ構造(945)は、パルスの長さ、強度、オーディオ信号を形成する音響波の波長、またはパルス列の持続時間をさらに示すことができる。
場合によっては、NSS(905)は、外耳刺激の1つまたは複数のパラメータを判定または調整することができる。例えば、NSS(905)(例えば、フィードバック構成要素(960)またはフィードバックセンサ(1405)を介して)は、音響波の振幅または音のボリュームのレベルを判定することができる。NSS(905)(例えば、オーディオ調整モジュール(915)または副作用管理モジュール(930)を介して)は、音響波または音響パルスの振幅または波長を確立、初期化、設定、または調整することができる。例えば、NSS(905)は、低レベルの周囲ノイズがあると判定することができる。周囲ノイズのレベルが低いため、対象の聴覚が損なわれ得ない、または気がそらされ得ない。NSS(905)は、低レベルの周囲ノイズを検出することに基づいて、音量を上げる必要がない可能性がある、または脳波同調の有効性を維持するために音量を下げることが可能であり得ると判定することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、脳波同調プロセス全体を通して周囲ノイズのレベルを監視(例えば、フィードバックモニタ(935)およびフィードバック構成要素(960)を介して)して、音響パルスの振幅を自動的かつ周期的に調整することができる。例えば、高いレベルの周囲ノイズがあったときに対象が脳波同調プロセスを開始した場合、NSS(905)は最初に音響パルスの振幅をより大きく設定し、10kHzなどの知覚しやすい周波数を含むトーンを使用することができる。しかし、周囲ノイズのレベルが脳波同調プロセス全体にわたって減少するいくつかの実施形態では、NSS(905)は、周囲ノイズの減少を自動的に検出し、検出に応答して、音響波の周波数を減少させながら音量を調整または低下させることができる。NSS(905)は、脳波同調を容易にするべく周囲ノイズに対して高いコントラスト比を設けるように音響パルスを調整することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)(例えば、フィードバックモニタ(935)およびフィードバック構成要素(960)を介して)は、音響波のパラメータを設定または調整するために生理学的条件を監視または測定することができる。いくつかの実施形態では、NSS(905)は、音響波のパラメータを設定または調整するために、心拍数、脈拍数、血圧、体温、発汗、または脳の活性を監視または測定することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、最初に音響波強度の最低設定(例えば、低振幅または高波長)を有する音響パルスを送り、最適なオーディオ強度に達するまでフィードバックを監視しながら強度を徐々に増加させる(例えば、波長の振幅を増加させるか、または波長を減少させる)ように事前構成することができる。最適なオーディオの強度は、聴覚障害、発作、心臓発作、片頭痛、または他の不快感などの有害な生理学的副作用のない最高の強度を指すことができる。NSS(905)(例えば、副作用管理モジュール(930)を介して)は、生理学的症状を監視して、外耳刺激の有害な副作用を識別し、それに応じて外耳刺激を調整(例えば、オーディオ調整モジュール(915)を介して)して、有害な副作用を低減または排除することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)(例えば、オーディオ調整モジュール(915)を介して)は、注意のレベルに基づいて、音響波または音響パルスのパラメータを調整することができる。例えば、脳波同調プロセスの間に、対象は、退屈したり、集中力を失ったり、眠りに落ちたり、さもなければ音響パルスに注意を払わなくなったりする可能性がある。音響パルスに注意を払わないと、脳波同調プロセスの有効性が低下し、音響パルスの所望の変調周波数とは異なる周波数で振動するニューロンが生じる可能性がある。
NSS(905)は、フィードバックモニタ(935)および1つまたは複数のフィードバック構成要素(960)を使用して、対象が音響パルスに向けている注意のレベルを検出することができる対象が音響パルスに十分な量の注意を払っていないと判定したことに応答して、オーディオ調整モジュール(915)は、対象の注意を引くためにオーディオ信号のパラメータを変更することができる。例えば、オーディオ調整モジュール(915)は、音響パルスの振幅を増加させ、音響パルスのトーンを調整し、または音響パルスの持続時間を変更することができる。オーディオ調整モジュール(915)は、音響パルスの1つ以上のパラメータをランダムに変化させることができる。オーディオ調整モジュール(915)は、対象の注意を回復するように構成された注意追究音響シーケンスを開始することができる。例えば、オーディオシーケンスは、周波数、トーン、振幅の変化、または所定の、ランダムな、もしくは擬似ランダムなパターンでの単語もしくは音楽の挿入を含むことができる。注意追求用オーディオシーケンスは、オーディオ信号伝達構成要素(950)が複数の音源またはスピーカを含む場合、異なる音源を有効または無効にすることができる。したがって、オーディオ調整モジュール(915)は、フィードバックモニタ(935)と対話して、対象が音響パルスに与えている注意のレベルを判定し、注意のレベルが閾値を下回った場合に対象の注意を取り戻すように音響パルスを調整することができる。
いくつかの実施形態では、オーディオ調整モジュール(915)は、所定の時間間隔(例えば、5分、10分、15分、または20分ごと)で音響パルスまたは音響波の1つまたは複数のパラメータを変更または調整して、対象の注意のレベルを回復または維持することができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)(例えば、不要周波数フィルタリングモジュール(920)を介して)は、望ましくない聴覚的外部刺激をフィルタリング、遮断、減衰、または除去することができる。望ましくない聴覚的外部刺激は、例えば、音波の望ましくない変調周波数、望ましくない強度、または望ましくない波長を含み得る。NSS(905)は、パルス列の変調周波数が所望の周波数とは異なるかまたは実質的に異なる(例えば、1%、2%、5%、10%、15%、20%、25%、または25%超)場合、変調周波数を望ましくないとみなすことができる。
例えば、脳波同調のための所望の変調周波数は、40Hzであり得る。しかし、20Hzまたは80Hzの変調周波数は、40Hzなどの他の周波数での脳波同調から生じ得る脳の認知機能、脳の認知的状態、免疫系、または炎症に対する有益な効果を減少させ得る。したがって、NSS(905)は、20Hzまたは80Hzの変調周波数に対応する音響パルスをフィルタリングすることができる。
いくつかの実施形態では、NSS(905)は、フィードバック構成要素(960)を介して、20Hzの望ましくない変調周波数に対応する周囲ノイズ源からの音響パルスがあることを検出することができる。NSS(905)は、望ましくない変調周波数に対応する音響パルスの音響波の波長をさらに判定することができる。NSS(905)は、望ましくない変調周波数に対応する波長をフィルタリングするようにフィルタリング構成要素(955)に命令することができる。
複数の刺激モードによる神経刺激
図16は、実施形態による、複数の刺激モードによる神経刺激のためのシステムを示すブロック図である。システム(1600)は、神経刺激オーケストレーションシステム(「NSOS」)(1605)を含むことができる。NSOS(1605)は、複数の刺激モードを設けることができる。例えば、NSOS(1605)は、視覚刺激を含む第1の刺激モードと、聴覚刺激を含む第2の刺激モードとを設けることができる。各刺激モードについて、NSOS(1605)はある種の信号を伝えることができる。例えば、刺激の視覚モードの場合、NSOS(1605)は、以下のタイプの信号、すなわち、光パルス、画像パターン、周囲光のフリッカ、または拡張現実を伝えることができる。NSOS(1605)は、複数の刺激モードおよび刺激タイプを統合、管理、制御、さもなければ与えることを容易にすることができる。
図16は、実施形態による、複数の刺激モードによる神経刺激のためのシステムを示すブロック図である。システム(1600)は、神経刺激オーケストレーションシステム(「NSOS」)(1605)を含むことができる。NSOS(1605)は、複数の刺激モードを設けることができる。例えば、NSOS(1605)は、視覚刺激を含む第1の刺激モードと、聴覚刺激を含む第2の刺激モードとを設けることができる。各刺激モードについて、NSOS(1605)はある種の信号を伝えることができる。例えば、刺激の視覚モードの場合、NSOS(1605)は、以下のタイプの信号、すなわち、光パルス、画像パターン、周囲光のフリッカ、または拡張現実を伝えることができる。NSOS(1605)は、複数の刺激モードおよび刺激タイプを統合、管理、制御、さもなければ与えることを容易にすることができる。
簡単に概観すると、NSOS(1605)は、刺激オーケストレーション構成要素(1610)、対象評価モジュール(1650)、データリポジトリ(1615)、1つまたは複数の信号伝達構成要素(1630a~n)、1つまたは複数のフィルタリング構成要素(1635a~n)、1つまたは複数のフィードバック構成要素(1640a~n)、および1つまたは複数の神経刺激システム(「NSS」)(1645a~n)のうちの1つまたは複数を含むか、それにアクセスするか、それとインターフェースをとるか、さもなければ通信することができる。データリポジトリ(1615)は、プロファイルデータ構造(1620)およびポリシーデータ構造(1625)を含むかまたは格納することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)および対象評価モジュール(1650)は、少なくとも1つの処理ユニットまたはプログラマブル論理アレイエンジンなどの他の論理デバイス、またはデータベースリポジトリ(1615)と通信するように構成されたモジュールを含むことができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)および対象評価モジュール(1650)は、単一の構成要素であってもよく、別個の構成要素を含んでもよく、またはNSOS(1605)の一部であってもよい。システム(1600)およびNSOS(1605)などのその構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ、論理デバイス、または回路などのハードウェア要素を含むことができる。システム(1600)およびNSOS(1605)などのその構成要素は、図7Aおよび図7Bのシステム(700)に示す1つまたは複数のハードウェアまたはインターフェース構成要素を含むことができる。例えば、システム(1600)の構成要素は、1つまたは複数のプロセッサ(721)を含むかまたはそれで実行し、記憶装置(728)またはメモリ(722)にアクセスし、ネットワークインターフェース(718)を介して通信することができる。システム(1600)は、図1~15に示す1つまたは複数の構成要素または機能を含むことができ、例えば、システム(100)、システム(900)、視覚的NSS(105)、または聴覚NSS(905)を含む。例えば、信号伝達構成要素(1630a~n)のうちの少なくとも1つは、視覚信号伝達構成要素(150)またはオーディオ信号伝達構成要素(950)の1つまたは複数の構成要素または機能を含むことができる。フィルタリング構成要素(1635a~n)の少なくとも1つは、フィルタリング構成要素(155)またはフィルタリング構成要素(955)の1つまたは複数の構成要素または機能を含むことができる。フィードバック構成要素(1640a~n)の少なくとも1つは、フィードバック構成要素(160)またはフィードバック構成要素(960)の1つまたは複数の構成要素または機能を含むことができる。NSS(1645a~n)のうちの少なくとも1つは、視覚NSS(105)または聴覚NSS(905)の1つまたは複数の構成要素または機能を含むことができる。
さらに図16を参照すると、さらに詳細には、NSOS(1605)は、少なくとも刺激オーケストレーション構成要素(1610)を含むことができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、複数の刺激モダリティを使用して神経刺激を実行するように設計および構築することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)またはNSOS(1605)は、信号伝達構成要素(1630a~n)のうちの少なくとも1つ、フィルタリング構成要素(1635a~n)のうちの少なくとも1つ、またはフィードバック構成要素(1640a~n)のうちの少なくとも1つとインターフェースすることができる。信号伝達構成要素(1630a~n)のうちの1つまたは複数は、同じタイプの信号伝達構成要素または異なるタイプの信号伝達構成要素であり得る。信号伝達成分のタイプは、刺激のモードに対応することができる。例えば、複数のタイプの信号伝達構成要素(1630a~n)は、視覚信号伝達構成要素または聴覚信号伝達構成要素に対応することができる。場合によっては、信号伝達構成要素(1630a~n)のうちの少なくとも1つは、光源、LED、レーザ、タブレットコンピューティングデバイス、または仮想現実ヘッドセットなどの視覚信号伝達構成要素(150)を含む。信号伝達構成要素のうちの少なくとも1つは、ヘッドホン、スピーカ、蝸牛インプラント、またはエアジェットなどのオーディオ信号伝達構成要素(950)を含む。
フィルタ構成要素(1635a~n)のうちの1つまたは複数は、同じタイプのフィルタ構成要素または異なるタイプのフィルタ構成要素であってもよい。フィードバック構成要素(1640a~n)のうちの1つまたは複数は、同じタイプのフィードバック構成要素または異なるタイプのフィードバック構成要素であり得る。例えば、フィードバック構成要素(1640a~n)は、電極、乾式電極、ゲル電極、生理食塩水浸漬電極、接着剤ベースの電極、温度センサ、心拍数または脈拍数モニタ、生理学的センサ、周囲光センサ、周囲温度センサ、アクティグラフィを介した睡眠状態、血圧モニタ、呼吸数モニタ、脳波センサ、EEGプローブ、人間の目の前部と後部との間に存在する角膜網膜定在電位を測定するように構成されたEOGプローブ、加速度計、ジャイロスコープ、動き検出器、近接センサ、カメラ、マイクロフォン、または光検出器を含むことができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、異なる種類の信号伝達構成要素(1630a~n)、フィルタリング構成要素(1635a~n)、またはフィードバック構成要素(1640a~n)と通信するためのインターフェースを含むか、またはインターフェースと共に構成することができる。NSOS(1605)または刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、信号伝達構成要素(1630a~n)、フィルタリング構成要素(1635a~n)、またはフィードバック構成要素(1640a~n)のうちの1つへのシステム媒介とインターフェースすることができる。例えば、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、図1に示す視覚的NSS(105)または図9に示す聴覚NSS(905)とインターフェースすることができる。したがって、いくつかの実施形態では、刺激オーケストレーション構成要素(1610)またはNSOS(1605)は、信号伝達構成要素(1630a~n)、フィルタリング構成要素(1635a~n)、またはフィードバック構成要素(1640a~n)のうちの少なくとも1つと間接的にインターフェースすることができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)(例えば、インターフェースを介して)は、構成要素に関する情報を判定するために、信号伝達構成要素(1630a~n)、フィルタリング構成要素(1635a~n)、およびフィードバック構成要素(1640a~n)のそれぞれにpingを送信することができる。情報は、構成要素のタイプ(例えば、視覚、聴覚、減衰器、光学フィルタ、温度センサ、または光センサ)、構成要素の構成(例えば、周波数範囲、振幅範囲)、またはステータス情報(例えば、スタンバイ、準備状態、オンライン、有効、エラー、障害、オフライン、無効、警告、要サービス、可用性、またはバッテリレベル)を含むことができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、脳によって知覚、受け取り、または観察され、対象の脳の少なくとも1つの領域または部分における神経振動の周波数に影響を及ぼすことができる信号を生成する、送る、さもなければ伝えるように、信号伝達構成要素(1630a~n)の少なくとも一方に命令または引き起こすことができる。信号は、例えば、光学神経または蝸牛細胞を含む様々な手段を介して知覚することができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、プロファイル情報(1620)およびポリシー(1625)を取得するためにデータリポジトリ(1615)にアクセスすることができる。プロファイル情報(1620)は、プロファイル情報(145)またはプロファイル情報(945)を含むことができる。ポリシー(1625)は、マルチモーダル刺激ポリシーを含むことができる。ポリシー(1625)は、マルチモーダル刺激プログラムを示すことができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)をプロファイル情報に適用して、刺激のタイプ(例えば、視覚的または聴覚的)を判定し、刺激の各タイプ(例えば、振幅、周波数、波長、色などである)のパラメータの値を判定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)をプロファイル情報(1620)および1つ以上のフィードバック構成要素(1640a~n)から受信されたフィードバック情報に適用して、刺激のタイプ(例えば、視覚的または聴覚的)を判定または調整し、刺激の各タイプ(例えば、振幅、周波数、波長、色など)の値のパラメータを判定または調整することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)をプロファイル情報に適用して、フィルタリング構成要素(1635a~n)の少なくとも1つ(例えば、オーディオフィルタまたは視覚フィルタ)によって適用されるフィルタの種類を判定し、フィルタの種類のパラメータの値(例えば、周波数、波長、色、音の減衰など)を判定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)を、1つ以上のフィードバック構成要素(1640a~1640n)から受信されるプロファイル情報およびフィードバック情報に適用して、フィルタリング構成要素(1635a~1635n)のうちの少なくとも1つによって適用されるフィルタのタイプを判定または調整し(例えば、オーディオフィルタまたは視覚フィルタ)、フィルタのパラメータの値を判定または調整する(例えば、周波数、波長、色、音の減衰など)ことができる。
NSOS(1605)は、対象評価モジュール(1650)を介してプロファイル情報(1620)を取得することができる。対象評価モジュール(1650)は、1人または複数の対象について、1つまたは複数の刺激モードを介した神経刺激を容易にすることができる情報を判定するように設計および構築することができる。対象評価モジュール(1650)は、フィードバック構成要素(1640a~n)、調査、クエリ、アンケート、プロンプト、ネットワークを介して、アクセス可能なリモートプロファイル情報、診断試験、または過去の治療を介して情報を受信、取得、検出、判定、さもなければ識別することができる。
対象評価モジュール(1650)は、神経刺激を開始する前、神経刺激中、または神経刺激後に情報を受信することができる。例えば、対象評価モジュール(1650)は、神経刺激セッションを開始する前に情報の要求をプロンプトで伝えることができる。対象評価モジュール(1650)は、神経刺激セッション中に情報の要求をプロンプトで伝えることができる。対象評価モジュール(1650)は、神経刺激セッション中にフィードバック構成要素(1640a~n)(例えば、脳波プローブ)からフィードバックを受信することができる。対象評価モジュール(1650)は、神経刺激セッションの終了後に情報の要求をプロンプトで伝えることができる。対象評価モジュール(1650)は、神経刺激セッションの終了後にフィードバック構成要素(1640a~n)からフィードバックを受信することができる。
対象評価モジュール(1650)は、刺激のモダリティ(例えば、視覚刺激または聴覚刺激)または信号のタイプ(例えば、レーザまたはLED光源からの光パルス、周囲光フリッカ、またはタブレットコンピューティングデバイスによって表示される画像パターン)の有効性を判定するために情報を使用することができる。例えば、対象評価モジュール(1650)は、所望の神経刺激が第1の刺激モードまたは第1の種類の信号から生じたが、所望の神経刺激は第2の刺激モードまたは第2の種類の信号では生じなかったか、または生じるために時間がかかったと判定することができる。対象評価モジュール(1650)は、フィードバック構成要素(1640a~n)からのフィードバック情報に基づいて、第1の刺激モードまたは第1の種類の信号と比較して、第2の刺激モードまたは第2の種類の信号から所望の神経刺激があまり顕著ではなかったと判定することができる。
対象評価モジュール(1650)は、各刺激モードまたは刺激タイプの有効性のレベルを独立して、または刺激モードまたは刺激タイプの組み合わせに基づいて判定することができる。刺激モードの組み合わせは、同じまたは実質的に同様の時間に異なる刺激モードからの信号を送ることを指すことができる。刺激モードの組み合わせは、異なる刺激モードからの信号を重複して送ることを指すことができる。刺激モードの組み合わせは、異なる刺激モードからの信号を重複しない方式であるが、互いに時間間隔(例えば、0.5秒、1秒、1.5秒、2秒、2.5秒、3秒、5秒、7秒、10秒、12秒、15秒、20秒、30秒、45秒、60秒、1分、2分、3分、5分、10分、または第1のモードによる神経振動の周波数への影響が第2のモードと重複し得る他の時間間隔以内に、第2の刺激モードから信号パルス列を送る)内で送ることを指すことができる。
対象評価モジュール(1650)は、情報を集約またはコンパイルし、データリポジトリ(1615)に格納されたプロファイルデータ構造(1620)を更新することができる。場合によっては、対象評価モジュール(1650)は、受信した情報に基づいてポリシー(1625)を更新または生成することができる。ポリシー(1625)またはプロファイル情報(1620)は、副作用を低減しながら、どのモードまたはタイプの刺激が神経刺激に対して所望の効果を有する可能性が高いかを示すことができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)、プロファイル情報(1620)、またはフィードバック構成要素(1640a~n)によって検出されたフィードバック情報に従って、複数の信号伝達構成要素(1630a~n)に、異なる種類の刺激または信号を生成、送信、さもなければ伝えることを命令するか引き起こすことができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、複数の信号伝達構成要素(1630a~n)に、異なる種類の刺激または信号を同時にまたは実質的に同時に生成、送信または伝えさせることができる。例えば、第1の信号伝達構成要素(1630a)は、第2の信号伝達構成要素(1630b)が第2のタイプの刺激を送ると同時に第1のタイプの刺激を送ることができる。第1の信号伝達構成要素(1630a)は、第1の組の信号、パルスまたは刺激を送信または提供することができ、同時に第2の信号伝達構成要素(1630b)は、第2の組の信号、パルスまたは刺激を送信または送る。例えば、第1の信号伝達構成要素(1630a)からの第1のパルスは、第2の信号伝達構成要素(1630b)からの第2のパルスと同時に、または実質的に同時に(例えば、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、10%、15%、20%)開始することができる。第1および第2のパルスは、同時にまたは実質的に同時に終了することができる。別の例では、第1のパルス列は、第2の信号伝達構成要素(1630b)によって送られる第2のパルス列と同じまたは実質的に同様の時間に、第1の信号伝達構成要素(1630a)によって送られ得る。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、複数の信号伝達構成要素(1630a~n)に、異なる種類の刺激または信号を重複して生成、送信、または伝えさせることができる。異なるパルスまたはパルス列は、互いに重なり合ってもよいが、必ずしも同時に存在しなくてもよく、または同時に終了しなくてもよい。例えば、第1の信号伝達構成要素(1630a)からの第1のセットのパルスのうちの少なくとも1つのパルスは、第2の信号伝達構成要素(1630b)からの第2のセットのパルスのうちの少なくとも1つのパルスと時間的に少なくとも部分的に重複し得る。例えば、パルスは互いにまたがることができる。場合によっては、第1の信号伝達構成要素(1630a)によって送信されるまたは送られる第1のパルス列は、第2の信号伝達構成要素(1630b)によって送信されるまたは送られる第2のパルス列と少なくとも部分的に重複し得る。第1のパルス列は、第2のパルス列にまたがることができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、複数の信号伝達構成要素(1630a~n)に、異なる種類の刺激または信号を生成、送信さもなければ伝えさせて、それらが同時に、同時発生的に、または実質的に同時に脳の1つ以上の領域または部分によって受け取られ、知覚され、さもなければ観察されるようにすることができる。脳は、異なる時間に異なる刺激モードまたは信号タイプを受け取ることができる。信号伝達構成要素(1630a~n)による信号の送信と脳による信号の受け取りまたは知覚との間の持続時間は、信号の種類(例えば、視覚、聴覚)、信号のパラメータ(例えば、波の速度または速さ、振幅、周波数、波長)、または信号伝達構成要素(1630a~n)と信号を受け取るように構成された対象の神経もしくは細胞との間の距離(例えば、眼または耳)に基づいて変化し得る。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、脳が所望の時間に異なる信号を知覚するように、信号の送信をオフセットまたは遅延させることができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、第2の信号伝達構成要素(1630b)によって送られる第2の信号の送信に対して、第1の信号伝達構成要素(1630a)によって送られる第1の信号の送信をオフセットまたは遅延させることができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、基準クロックまたは基準信号に対する各タイプの信号または各信号伝達構成要素(1630a~n)のオフセットの量を判定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、各信号伝達構成要素(1630a~n)のオフセットで事前構成または較正され得る。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)に基づいてオフセットを有効または無効にすることを判定することができる。例えば、ポリシー(1625)は、同時に複数の信号を送るように表示することができ、その場合、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、オフセットを無効にするか、または使用しないことができる。別の例では、ポリシー(1625)は、複数の信号が同時に脳によって知覚されるように複数の信号を送るように表示することができ、その場合、刺激オーケストレーション構成要素(1610)はオフセットを有効にするかまたは使用することができる。
いくつかの実施形態では、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、異なる信号伝達構成要素(1630a~n)によって送られる信号をずらすことができる。例えば、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、異なる信号伝達構成要素(1630a~n)からのパルスが重なり合わないように信号をずらすことができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、異なる信号伝達構成要素(1630a~n)からのパルス列を、それらが重なり合わないようにずらすことができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、信号が重なり合わないように、刺激または信号伝達構成要素(1630a~n)の各モードのパラメータを設定することができる。
したがって、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、信号が同期的もしくは非同期的に送られるか、または脳によって同期的もしくは非同期的に知覚されるように、1つまたは複数の信号伝達構成要素(1630a~n)によって送られる信号のパラメータを設定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ポリシー(1625)を利用可能な信号伝達構成要素(1630a~n)に適用して、同期または非同期の送信のために各信号伝達構成要素(1630a~n)に対して設定されるパラメータを判定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、時間の遅延、位相オフセット、周波数、パルスレート間隔、または振幅などのパラメータを調整して信号を同期させることができる。
いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、フィードバック構成要素(1640a~n)から受信したフィードバックに基づいて刺激のモードまたは信号の種類を調整または変更することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、対象に対するフィードバック、環境に対するフィードバック、または対象および環境に対するフィードバックの組み合わせに基づいて刺激のモードまたは信号の種類を調整することができる。対象に対するフィードバックは、例えば、生理学的情報、温度、注意のレベル、疲労のレベル、活動(例えば、座る、横になる、歩く、自転車に乗る、または運転する)、視覚能力、聴力能力、副作用(例えば、疼痛、片頭痛、耳鳴り、または失明)、または脳の領域もしくは部分における神経振動の頻度(例えば、EEGプローブ)を含むことができる。環境に関するフィードバック情報は、例えば、周囲温度、周囲光、周囲音、電池の情報、または電源を含むことができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、フィードバックに基づいて刺激治療の側面を維持または変更することを判定することができる。例えば、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、ニューロンが第1の刺激モードに応答して所望の周波数で振動していないと判定することができる。ニューロンが所望の周波数で振動していないと判定したことに応答して、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、第1の刺激モードを無効にし、第2の刺激モードを有効にすることができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、やはり、ニューロンが第2の刺激モードに応答して所望の周波数で振動していないことを判定することができる(例えば、フィードバック構成要素(1640a)を介して)。ニューロンが依然として所望の周波数で振動していないと判定したことに応答して、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、第2の刺激のモードに対応する信号の振幅を増加させることができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、第2の刺激のモードに対応する信号の振幅の増加に応答して、ニューロンが所望の周波数で振動していると判定することができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、脳の領域または一部における神経振動の周波数を監視することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、脳の第1の領域のニューロンは所望の周波数で振動しているが、脳の第2の領域のニューロンは所望の周波数で振動していないと判定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、プロファイルデータ構造(1620)で検索を実行して、脳の第2の領域にマッピングされる刺激のモードまたは信号のタイプを判定することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、検索の結果を現在有効にされている刺激モードと比較して、第3の刺激のモードが脳の第2の領域のニューロンを所望の周波数で振動させる可能性がより高いと判断することができる。判定に応答して、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、選択された第3の刺激のモードに対応する信号を生成して送るように構成された信号伝達構成要素(1630a~n)を識別し、識別された信号伝達構成要素(1630a~n)に信号を送ることを命令するかまたは引き起こすことができる。
いくつかの実施形態では、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、フィードバック情報に基づいて、刺激モードが神経振動の周波数に影響を与える可能性が高いか、または神経振動の周波数に影響を与える可能性が低いと判断することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、神経刺激の周波数に影響を及ぼす可能性が最も高いか、または神経振動の所望の周波数をもたらす可能性が最も高い複数の刺激モードから刺激モードを選択することができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)が、フィードバック情報に基づいて、刺激のモードが神経振動の周波数に影響を及ぼす可能性が低いと判定した場合、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、所定の期間またはフィードバック情報が刺激のモードが有効であることを示すまで、刺激のモードを無効にすることができる。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、リソースを節約するかまたはリソースの利用を最小限に抑えるために、刺激の1つまたは複数のモードを選択することができる。例えば、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、電源が電池である場合、または電池レベルが低い場合、電力消費を低減または最小化するために、1つまたは複数の刺激のモードを選択することができる。別の例では、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、周囲温度が閾値を上回るか、または対象の温度が閾値を上回る場合、発熱を低減するために、1つまたは複数の刺激のモードを選択することができる。別の例では、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、刺激オーケストレーション構成要素(1610)が、対象が刺激に集中していないと判定した場合(例えば、アイトラッキングまたは神経振動の望ましくない周波数に基づいて)、注意のレベルを高めるために1つまたは複数の刺激のモードを選択することができる。
視覚刺激および聴覚刺激による神経刺激
図17Aは、視覚刺激および聴覚刺激による神経刺激のためのシステムの実施形態を示すブロック図である。システム(1700)は、NSOS(1605)を含むことができる。NSOS(1605)は、視覚的NSS(105)および聴覚NSS(905)とインターフェースすることができる。視覚NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)、フィルタリング構成要素(155)、およびフィードバック構成要素(160)とインターフェースまたは通信することができる。聴覚NSS(905)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、およびフィードバック構成要素(960)とインターフェースまたは通信することができる。
図17Aは、視覚刺激および聴覚刺激による神経刺激のためのシステムの実施形態を示すブロック図である。システム(1700)は、NSOS(1605)を含むことができる。NSOS(1605)は、視覚的NSS(105)および聴覚NSS(905)とインターフェースすることができる。視覚NSS(105)は、視覚信号伝達構成要素(150)、フィルタリング構成要素(155)、およびフィードバック構成要素(160)とインターフェースまたは通信することができる。聴覚NSS(905)は、オーディオ信号伝達構成要素(950)、フィルタリング構成要素(955)、およびフィードバック構成要素(960)とインターフェースまたは通信することができる。
視覚刺激および聴覚刺激を介して神経刺激を与えるために、NSOS(1605)は、神経刺激セッションに利用可能な構成要素の種類を識別することができる。NSOS(1605)は、視覚信号伝達構成要素(150)が生成するように構成されている視覚信号のタイプを識別することができる。NSOS(1605)はまた、オーディオ信号伝達構成要素(950)が生成するように構成されているオーディオ信号のタイプを識別することもできる。NSOS(1605)は、構成要素(150および950)が生成するように構成された視覚信号およびオーディオ信号のタイプに関して構成することができる。NSOS(1605)は、構成要素(150および950)に関する情報を求めて構成要素(150および950)にpingすることができる。NSOS(1605)は、構成要素に問い合わせ、SNMP要求を送信し、問い合わせをブロードキャストし、あるいは利用可能な視覚信号伝達構成要素(150)およびオーディオ信号伝達構成要素(950)に関する情報を判定することができる。
例えば、NSOS(1605)は、以下の構成要素が神経刺激に利用可能であると判定することができ、視覚信号伝達構成要素(150)は、図4Cに示す仮想現実ヘッドセット401を含み、オーディオ信号伝達構成要素(950)は、図12Bに示すスピーカ(1205)を含み、フィードバック構成要素(160)は、周囲光センサ(605)と、アイトラッキング装置(605)と、図4Cに示すEEGプローブとを含み、フィードバック構成要素(960)は、図12Bに示すマイクロフォン(1210)およびフィードバックセンサ(1225)を含み、フィルタリング構成要素(955)はノイズキャンセル構成要素(1215)を含む。NSOS(1605)は、視覚的NSS(105)に通信可能に結合されたフィルタリング構成要素(155)の不在をさらに判定することができる。NSOS(1605)は、視覚NSS(105)または聴覚NSS(905)を介して構成要素の存在(利用可能またはオンライン)または不在(オフライン)を判定することができる。NSOS(1605)はさらに、利用可能なまたはオンラインの構成要素の各々の識別子を取得することができる。
NSOS(1605)は、対象の識別子を使用してプロファイルデータ構造(1620)で検索を実行して、対象に伝えるための1つまたは複数のタイプの視覚信号およびオーディオ信号を識別することができる。NSOS(1605)は、対象および各オンライン構成要素の識別子を使用してプロファイルデータ構造(1620)で検索を実行して、対象に伝えるためのもう1つのタイプの視覚信号およびオーディオ信号を識別することができる。NSOS(1605)は、対象のためのポリシーを取得するために、対象の識別子を使用してポリシーデータ構造(1625)の検索を実行することができる。NSOS(1605)は、対象および各オンライン構成要素の識別子を使用してポリシーデータ構造(1625)で検索を実行して、対象に伝えるための視覚信号およびオーディオ信号のタイプのポリシーを識別することができる。
図17Bは、実施形態による、視覚刺激および聴覚刺激を介した神経刺激に使用される波形を示す図である。図17Bは、刺激オーケストレーション構成要素(1610)が生成することができる、または1つまたは複数の視覚信号伝達構成要素(150)またはオーディオ信号伝達構成要素(950)により生成させることができる例示的なシーケンスまたはシーケンスのセット(1701)を示す。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、NSOS(1605)のデータリポジトリ(1615)、またはNSS(105)もしくはNSS(905)に対応するデータリポジトリに記憶されたデータ構造からシーケンスを取り出すことができる。シーケンスは、以下の表1などの表形式で記憶することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、所定のシーケンスを選択して、表1のシーケンスのセットなどの治療セッションまたは期間のシーケンスのセットを生成することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、所定のまたは事前構成されたシーケンスのセットを取得することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、対象評価モジュール(1650)から得られた情報に基づいてシーケンスのセットまたは各シーケンスを構築または生成することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、有害な副作用などのフィードバックに基づいてシーケンスのセットからシーケンスを除去または削除することができる。NSOS(1605)は、対象評価モジュール(1650)を介して、脳の所定の領域のニューロンを刺激して所望の周波数で振動させる可能性がより高いシーケンスを含むことができる。
NSOS(1605)は、プロファイル情報、ポリシー、および利用可能な構成要素に基づいて、例示的な表1に示す以下のシーケンスを使用して、視覚信号および聴覚信号の両方を使用して神経刺激を与えることを判定することができる。
表1に示すように、各波形シーケンスは、シーケンス識別子、モード、信号のタイプ、1つまたは複数の信号パラメータ、変調または刺激周波数、およびタイミングスケジュールなどの1つまたは複数の特性を含むことができる。図17Bおよび表1に示すように、シーケンス識別子は、(1755、1760、1765、1765、1770、1775および1760)である。
刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、各シーケンスの特性を受け取ることができる。刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、シーケンス特性を信号伝達構成要素(1630a~n)に送信、構成、ロード、命令、さもなければ伝えることができる。いくつかの実施形態では、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、視覚NSS(105)または聴覚NSS(905)にシーケンス特性を与えることができるが、場合によっては、刺激オーケストレーション構成要素(1610)は、視覚信号伝達構成要素(150)またはオーディオ信号伝達構成要素(950)にシーケンス特性を直接与えることができる。
NSOS(1605)は、表1のデータ構造から、表を解析してモードを識別することによって、シーケンス(1755、1760、および1765)に対する刺激のモードが視覚的であると判定することができる。NSOS(1605)は、モードが視覚的であると判定することに応答して、シーケンス(1755、1760、および1765)に関連付けられた情報または特性を視覚NSS(105)に伝えることができる。NSS(105)(例えば、光生成モジュール(110)を介して)は、シーケンス特性を解析し、次いで、視覚信号伝達構成要素(150)に、対応する視覚信号を生成および送るよう命令することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、シーケンス(1755、1760、および1765)に対応する視覚信号を生成および送るように視覚信号伝達構成要素(150)に直接命令することができる。
NSOS(1605)は、表1のデータ構造から、表を解析してモードを識別することによって、シーケンス(1770、1775、および1780)の刺激のモードがオーディオであると判定することができる。NSOS(1605)は、モードがオーディオであると判定したことに応答して、シーケンス(1770、1775、および1780)に関連付けられた情報または特性を聴覚NSS(905)に伝えることができる。NSS(905)(例えば、光生成モジュール(110)を介して)は、シーケンス特性を解析し、次いで、オーディオ信号伝達構成要素(950)に、対応するオーディオ信号を生成および送るよう命令することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、シーケンス(1770、1775、および1780)に対応する視覚信号を生成および送るように視覚信号伝達構成要素(150)に直接命令することができる。
例えば、第1のシーケンス(1755)は視覚信号を含むことができる。信号のタイプは、レーザを含む光源(305)によって生成された光パルス(235)を含むことができる。光パルスは、可視スペクトルの赤色に対応する波長を有する光波を含むことができる。光の強度を低く設定することができる。低い強度レベルは、低いコントラスト比(例えば、周囲光のレベルに対して)または低い絶対強度に対応することができる。光バーストのパルス幅は、図2Cに示すパルス幅(230a)に対応することができる。刺激周波数は、40Hzであってもよく、または0.025秒のパルスレート間隔(「PRI」)に対応してもよい。第1のシーケンス(1655)はt0からt8まで実行することができる。第1のシーケンス(1655)は、セッションまたは治療の期間実行することができる。第1のシーケンス(1655)は、1つまたは複数の他のシーケンスが他を実行している間に実行することができる。時間間隔は、絶対時間、期間、サイクル数、または他のイベントを指すことができる。t0からt8までの時間間隔は、例えば、1分、2分、3分、4分、5分、7分、10分、12分、15分、20分、またはそれより多いまたは少ないものとすることができる。時間間隔は、対象によって、またはフィードバック情報に応答して、短くするか、または終了することができる。時間間隔は、プロファイル情報に基づいて、または入力デバイスを介して対象によって調整することができる。
第2のシーケンス(1760)は、t1で始まり、t4で終わる別の視覚信号とすることができる。第2のシーケンス(1760)は、タブレットの表示画面によって提示される市松模様の画像パターンの信号タイプを含むことができる。信号パラメータは、市松模様が黒と白の正方形を交互にくり返すように、黒と白の色を含むことができる。強度は高くすることができ、これは周囲光に対する高いコントラスト比に対応することができる。または、市松模様のオブジェクト間に、高いコントラストが存在し得る。市松模様のパターンのパルス幅は、シーケンス(1755)の場合と同様にパルス幅(230a)と同じとすることができる。シーケンス(1760)は、シーケンス(1755)とは異なる時間に開始および終了することができる。例えば、シーケンス(1760)はt1で開始することができ、これはt0から5秒、10秒、15秒、20秒、20秒、30秒、1分、2分、3分より多いまたはそれより少ない分ずらすことができる。視覚信号伝達構成要素(150)は、t1において第2のシーケンス(1760)を開始し、t4において第2のシーケンスを終了することができる。したがって、第2のシーケンス(1760)は第1のシーケンス(1755)と重複することができる。
パルス列またはシーケンス1755および1760は互いに重複することができるが、第2のシーケンス(1760)のパルス(235)は第1のシーケンス(1755)のパルス(235)と重複しなくてもよい。例えば、第2のシーケンス(1760)のパルス(235)は、それらが重ならないように第1のシーケンス(1755)のパルス(235)からずらすことができる。
第3のシーケンス(1765)は視覚信号を含むことができる。信号のタイプは、フレーム(例えば、図4Bに示すフレーム(400))に構成された作動シャッタによって変調される周囲光を含むことができる。パルス幅は、第3のシーケンス(1765)において230cから230aまで変化し得る。刺激周波数は、PRIがシーケンス(1760および1755)のPRIと同じであるように、依然として40Hzであり得る。第3のシーケンス(1765)のパルス(235)は、シーケンス(1755)のパルス(235)と少なくとも部分的に重複することができるが、シーケンス(1760)のパルス(235)と重複しなくてもよい。さらに、パルス(235)は、周囲光を遮断すること、または周囲光が眼により知覚されるのを可能にすることを指すことができる。いくつかの実施形態では、パルス(235)は、周囲光を遮断することに対応することができ、その場合、レーザ光パルス(1755)は、より高いコントラスト比を有するように見え得る。場合によっては、シーケンス(1765)のパルス(235)は、周囲光が眼に入ることを可能にすることに対応することができ、その場合、シーケンス(1755)のパルス(235)のコントラスト比はより低くなり得、有害な副作用を軽減することができる。
第4のシーケンス(1770)は聴覚刺激モードを含むことができる。第4のシーケンス(1770)は、アップチャープパルス(1035)を含むことができる。オーディオパルスは、図12Bのヘッドホンまたはスピーカ(1205)を介して設けることができる。例えば、パルス(1035)は、図12Bに示すように、オーディオプレーヤ(1220)によって再生される音楽を変調することに対応することができる。変調は、Ma~Mcの範囲であり得る。変調は、音楽の振幅を変調することを指すことができる。振幅は、音量を指すことができる。したがって、NSOS(1605)は、持続時間PW1030aの間に音量レベルMaから音量レベルMcに音量を増加させ、次いで、パルス(1035)の間に音量をベースラインレベルまたはミュートレベルに戻すように、オーディオ信号伝達構成要素(950)に命令することができる。PRI(240)は、025とすることができ、または40Hzの刺激周波数に対応することができる。NSOS(1605)は、視覚刺激シーケンス(1755、1760、および1765)と重複するt3で始まるように第4のシーケンス(1770)に命令することができる。
第5のシーケンス(1775)は別の聴覚刺激モードを含むことができる。第5のシーケンス(1775)は音響バーストを含むことができる。音響バーストは、図12Bのヘッドホンまたはスピーカ(1205)によって設けることができる。シーケンス(1775)はパルス(1035)を含むことができる。パルス(1035)は、シーケンスのあるパルスから別のパルスまで変化し得る。第5の波形(1775)は、対象の神経刺激への注意レベルを高めるために対象を再集中させるように構成され得る。第5のシーケンス(1775)は、一方のパルスから他方のパルスまで信号のパラメータを変えることによって対象の注意のレベルを高めることができる。第5のシーケンス(1775)は、一方のパルスから他方のパルスまで周波数を変えることができる。例えば、シーケンス(1775)の第1のパルス(1035)は、以前のシーケンスよりも高い周波数を有することができる。第2のパルスは、低周波数から高周波数に増加する周波数を有するアップチャープパルスとすることができる。第3のパルスは、さらに低い周波数から同じ高周波数まで増加する周波数を有するより鋭いアップチャープパルスとすることができる。第5のパルスは、低い安定周波数を有することができる。第6のパルスは、高周波数から最低周波数に進むダウンチャープパルスとすることができる。第7のパルスは、パルス幅の小さい高周波パルスとすることができる。第5のシーケンス(1775)はt4にあり、t7で終了することができる。第5のシーケンスはシーケンス(1755)とオーバーラップすることができ、シーケンス(1765および1770)と部分的に重複する。第5のシーケンスはシーケンス(1760)と重複しなくてよい。刺激周波数は39.8Hzとすることができる。
第6のシーケンス(1780)は、聴覚刺激モードを含むことができる。信号のタイプは、空気ジェットによって供給される圧力または空気を含むことができる。第6のシーケンスはt6で開始し、t8で終了することができる。第6のシーケンス(1780)は、シーケンス(1755)とオーバーラップすることができ、シーケンス(1765および1775)と部分的にオーバーラップすることができる。第6のシーケンス(1780)は、第1のシーケンス(1755)と共に神経刺激セッションを終了することができる。空気ジェットは、高圧Mcから低圧Maの範囲の圧力を有するパルス(1035)を与えることができる。パルス幅は1030aとすることができ、刺激周波数は40Hzとすることができる。
NSOS(1605)は、フィードバックに基づいてシーケンスまたはパルスを調整、変更、さもなければ修正することができる。いくつかの実施形態では、NSOS(1605)は、プロファイル情報、ポリシー、および利用可能な構成要素に基づいて、視覚信号および聴覚信号の両方を使用して神経刺激を与えることを判定することができる。NSOS(1605)は、第1の視覚パルス列および第1のオーディオパルス列の送信時間を同期させることを判定することができる。NSOS(1605)は、第1の持続時間(例えば、1分、2分、または3分)の間、第1の視覚パルス列および第1のオーディオパルス列を送ることができる。第1の持続時間の終わりに、NSOS(1605)は、脳の領域における神経振動の周波数を判定するためにEEGプローブにpingすることができる。振動周波数が所望の振動周波数ではない場合、NSOS(1605)は、順序の狂ったシーケンスを選択するか、またはシーケンスのタイミングスケジュールを変更することができる。
例えば、NSOS(1605)は、t1においてフィードバックセンサにpingすることができる。NSOS(1605)は、t1において、一次視覚野のニューロンが所望の周波数で振動していると判定することができる。したがって、一次視覚野のニューロンは既に所望の周波数で振動しているので、NSOS(1605)は、シーケンス(1760および1765)の送信を取り止めることを判定することができる。NSOS(1605)は、シーケンス(1760および1765)を無効にすることを判定することができる。NSOS(1605)は、フィードバック情報に応答して、シーケンス(1760および1765)を無効にすることができる。NSOS(1605)は、フィードバック情報に応答して、表1に対応するデータ構造のフラグを修正して、シーケンス(1760および1765)が無効にされていることを示すことができる。
NSOS(1605)は、t2においてフィードバック情報を受信することができる。t2において、NSOS(1605)は、一次視覚野における神経振動の周波数が所望の周波数とは異なることを判定することができる。差の判定に応答して、NSOS(1605)は、ニューロンが所望の周波数で振動し得るように、一次視覚野のニューロンを刺激するためにシーケンス(1765)を有効化または再有効化することができる。
同様に、NSOS(1605)は、聴覚皮質に関連するフィードバックに基づいて聴覚刺激シーケンス(1770、1775、および1780)を有効または無効にすることができる。場合によっては、NSOS(1605)は、視覚シーケンス(1755)が各期間t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7、およびt8において脳内神経振動の周波数に正常に影響を与えている場合、すべてのオーディオ刺激シーケンスを無効にすると判定することができる。場合によっては、NSOS(1605)は、対象がt4において注意を払っていないと判定し、視覚シーケンス(1755)を直接有効にすることのみから、オーディオシーケンス(1755)を有効にすることに進み、異なる刺激モードを使用して使用者を再集中させることができる。
視覚刺激および聴覚刺激による神経刺激のための方法
図18は、実施形態による、視覚刺激および聴覚刺激による神経刺激のための方法の流れ図である。方法(180)は、例えば、神経刺激オーケストレーション構成要素または神経刺激システムを含む、図1~17Bに示す1つまたは複数のシステム、構成要素、モジュールまたは要素によって実行することができる。簡単に概観すると、NSOSは、ブロック(1805)において与える複数の信号モードを識別することができる。ブロック(1810)において、NSOSは、複数のモードに対応する識別された信号を生成し、送ることができる。(1815)において、NSOSは、神経活性、生理学的活性、環境パラメータ、またはデバイスのパラメータに関連するフィードバックを受信または判定することができる。(1820)において、NSOSは、フィードバックに基づいて、1つまたは複数の信号を管理、制御、または調整することができる。
図18は、実施形態による、視覚刺激および聴覚刺激による神経刺激のための方法の流れ図である。方法(180)は、例えば、神経刺激オーケストレーション構成要素または神経刺激システムを含む、図1~17Bに示す1つまたは複数のシステム、構成要素、モジュールまたは要素によって実行することができる。簡単に概観すると、NSOSは、ブロック(1805)において与える複数の信号モードを識別することができる。ブロック(1810)において、NSOSは、複数のモードに対応する識別された信号を生成し、送ることができる。(1815)において、NSOSは、神経活性、生理学的活性、環境パラメータ、またはデバイスのパラメータに関連するフィードバックを受信または判定することができる。(1820)において、NSOSは、フィードバックに基づいて、1つまたは複数の信号を管理、制御、または調整することができる。
本明細書は多くの具体的な実施態様の詳細を含んでいるが、これらは、任意の本開示または特許請求され得るものの範囲に対する限定として解釈されるべきではなく、むしろ特定の態様の特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。別個の実施形態の文脈で本明細書に記載された特定の特徴は、単一の実施形態において組み合わせて実装することもできる。逆に、単一の実施形態の文脈で説明された様々な特徴は、複数の実施形態において別々に、または任意の適切な部分的組み合わせで実装することもできる。さらに、特徴は、特定の組み合わせで作用するものとして上記で説明することができ、さらには最初にそのように特許請求されることができるが、特許請求される組み合わせからの1つまたは複数の特徴は、場合によっては、その組み合わせから削除することができ、特許請求される組み合わせは、部分的組み合わせまたは部分的組み合わせの変形を対象とすることができる。
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が示された特定の順序で、または連続した順序で実行されること、または示されたすべての動作が実行されることを必要とすると理解されるべきではない。特定の状況では、マルチタスク処理および並列処理が有利であり得る。さらに、上述の実施形態における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施形態においてそのような分離を必要とすると理解されるべきではなく、記載されたプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品に統合されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージ化され得ることを理解されたい。
「または」への言及は、「または」を使用して記載された任意の用語が、記載された用語の単一、2つ以上、およびすべてのいずれかを示し得るように、包括的であると解釈され得る。用語の連言リストのうちの少なくとも1つへの言及は、記載された用語の単一、2つ以上、およびすべてのうちのいずれかを示す包括的ORとして解釈され得る。例えば、「「A」および「B」のうちの少なくとも1つ」への言及は、「A」のみ、「B」のみ、ならびに「A」および「B」の両方を含むことができる。
したがって、主題の特定の実施形態が説明された。場合によっては、特許請求の範囲に記載の動作は、異なる順序で実行することができ、それでもなお望ましい結果を達成することができる。さらに、添付の図面に示されているプロセスは、望ましい結果を達成するために、示されている特定の順序、または連続する順序を必ずしも必要としない。
図面に記載または図示されるか、または図面に関連させられる、システム、方法、デバイス、構成要素、モジュール、要素または機能を含む本技術は、脳萎縮ならびに脳萎縮に関連する障害、状態および疾患を治療、予防、保護、さもなければ影響することができる。
併用療法
一態様では、本開示は、本明細書に記載の方法と共に1つまたは複数の追加の治療レジメンの投与を含む併用療法をもたらす。いくつかの実施形態において、さらなる治療レジメンは、本技術の方法によって標的とされる疾患または障害の治療または予防を対象とする。
一態様では、本開示は、本明細書に記載の方法と共に1つまたは複数の追加の治療レジメンの投与を含む併用療法をもたらす。いくつかの実施形態において、さらなる治療レジメンは、本技術の方法によって標的とされる疾患または障害の治療または予防を対象とする。
いくつかの実施形態では、追加の治療レジメンは、本技術の方法によって標的化される障害を治療または予防するために使用される1つまたは複数の薬理学的薬剤の投与を含む。いくつかの実施形態では、本技術の方法は、標的障害を治療または予防するための低用量の薬理学的薬剤の使用を促進する。
いくつかの実施形態において、さらなる治療レジメンは、本技術の方法によって標的とされる障害を処置または防止するために使用される非薬理学的療法(例えば、限定されないが、認知的または物理的な治療レジメンなど)を含む。
いくつかの実施形態において、薬理学的作用物質は、本明細書に記載される治療方法と併せて投与される。いくつかの実施形態では、薬理学的作用物質は、本技術の方法を投与される対象においてリラックス状態を誘導することを対象とする。いくつかの実施形態では、薬理学的作用物質は、本技術の方法を投与される対象において、高い意識状態を誘導することを対象とする。いくつかの実施形態において、薬理学的作用物質はニューロン活性および/またはシナプス活性を調節することを対象とする。いくつかの実施形態において、作用物質はニューロン活性および/またはシナプス活性を促進する。いくつかの実施形態において、作用物質はコリン作動性受容体を標的とする。いくつかの実施形態では、作用物質はコリン作動性受容体アゴニストである。いくつかの実施形態において、作用物質はアセチルコリンまたはアセチルコリン誘導体である。いくつかの態様において、作用物質はアセチルコリンエステラーゼ阻害剤である。
いくつかの実施形態において、作用物質はニューロン活性および/またはシナプス活性を阻害する。いくつかの実施形態において、作用物質はコリン作動性受容体アンタゴニストである。いくつかの実施形態において、作用物質はアセチルコリン阻害剤またはアセチルコリン誘導体阻害剤である。いくつかの実施形態において、作用物質はアセチルコリンエステラーゼまたはアセチルコリンエステラーゼ誘導体である。
実施例1.安全性、有効性、および治療の結果のヒト臨床試験
序論
ガンマ感覚刺激は、特定の神経活動を誘発するために聴覚刺激および視覚刺激を利用するADについての新規な治療的介入である。前臨床試験に基づいて、感覚誘発ガンマ振動へ毎日、反復曝露することにより、トランスジェニックマウスモデルにおけるアルツハイマー病態生理学に対する有益な効果が複数もたらされる。これらの効果には、可溶性および不溶性A-βの産生の低減、アミロイド斑のミクログリア媒介性食作用(microglia-mediated phagocytosis of amyloid plaques)、タウ過剰リン酸化の低減(reduced tau-hyperphosphorylation)、および認知機能の改善が含まれる。
序論
ガンマ感覚刺激は、特定の神経活動を誘発するために聴覚刺激および視覚刺激を利用するADについての新規な治療的介入である。前臨床試験に基づいて、感覚誘発ガンマ振動へ毎日、反復曝露することにより、トランスジェニックマウスモデルにおけるアルツハイマー病態生理学に対する有益な効果が複数もたらされる。これらの効果には、可溶性および不溶性A-βの産生の低減、アミロイド斑のミクログリア媒介性食作用(microglia-mediated phagocytosis of amyloid plaques)、タウ過剰リン酸化の低減(reduced tau-hyperphosphorylation)、および認知機能の改善が含まれる。
目的
この研究では感覚刺激システムを使用した。感覚刺激システムは、定常状態のガンマ脳波活動を誘発するように正確に時間調整された非侵襲的刺激を送達するように協働する、ハンドヘルドコントローラと、視覚刺激のためのアイセットと、聴覚刺激のためのヘッドホンとを含んだ。刺激は、40Hzのパルス繰り返し周波数で発生し、脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘導する。この研究の目的は、前向きの臨床試験を介して、軽度から中等度のAD集団における認知、機能的能力、およびバイオマーカーに対してガンマ感覚刺激療法を長期にわたり毎日使用することによる安全性、耐容性、および有効性を評価するためである。
この研究では感覚刺激システムを使用した。感覚刺激システムは、定常状態のガンマ脳波活動を誘発するように正確に時間調整された非侵襲的刺激を送達するように協働する、ハンドヘルドコントローラと、視覚刺激のためのアイセットと、聴覚刺激のためのヘッドホンとを含んだ。刺激は、40Hzのパルス繰り返し周波数で発生し、脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘導する。この研究の目的は、前向きの臨床試験を介して、軽度から中等度のAD集団における認知、機能的能力、およびバイオマーカーに対してガンマ感覚刺激療法を長期にわたり毎日使用することによる安全性、耐容性、および有効性を評価するためである。
方法および研究デザイン
方法および研究デザイン:臨床試験を行った。臨床試験は、6ヶ月の治療期間にわたって在宅で受けた毎日のガンマ感覚刺激を評価する多施設無作為化対照試験であった。研究に含まれた対象は、軽度から中程度のAD(MMSE:14~26、両端を含む)の臨床診断、信頼できるケアパートナー、ならびにEEGによる耐容性および同調化スクリーニングの成功という50歳以上の成人であった。重要な除外基準には、深刻な聴覚または視覚障害、メマンチンの使用、重大な精神疾患、臨床的に関連する発作歴、または画像研究に対する禁忌が含まれた。
方法および研究デザイン:臨床試験を行った。臨床試験は、6ヶ月の治療期間にわたって在宅で受けた毎日のガンマ感覚刺激を評価する多施設無作為化対照試験であった。研究に含まれた対象は、軽度から中程度のAD(MMSE:14~26、両端を含む)の臨床診断、信頼できるケアパートナー、ならびにEEGによる耐容性および同調化スクリーニングの成功という50歳以上の成人であった。重要な除外基準には、深刻な聴覚または視覚障害、メマンチンの使用、重大な精神疾患、臨床的に関連する発作歴、または画像研究に対する禁忌が含まれた。
試験参加者および設計:合計135人の患者を試験に参加する適格性について評価した。患者は、最初にスクリーニングEEGを行い、次いで、群に分けられた。1つの群は、治療を施されなかった偽対照群であった。他方は、対象を1日あたり40Hzの周波数で聴覚および視覚刺激に供することを伴う1時間の治療を受けた群であった。適格性について評価した者のうち、76名を活性治療と偽対照との間で無作為化した。無作為化した患者のうち47名を活性群に割り当て、29名を偽群に割り当てた。活性群のうち、2人の患者は治療前に離脱し、3人はベースライン後の有効性を有さず、修正治療意図(mITT)集団に含まれなかった。偽群では、1人の患者が活性的治療を受け、偽集団には含まれなかった。コンプリータ(completers)には、活性群の33人の患者および偽群の28人が含まれ、活性群では10人の早期中断が含まれた。これらの中断のうち7例は同意の取り下げに起因するものであり、23例は有害事象に帰属するものであったが、偽群では6件のみが同意の取り下げ、1件が有害事象の結果として中断された。
この試験は、認知の低下または機能障害を評価するために様々な臨床転帰評価尺度を使用した。これらには、Neuropsychiatric Inventory(NPI)、Clinical Dementia Rating-Sum of Boxes(CDR-sb)、Clinical Dementia Rating-Global Score(CDR global)、ミニメンタルステート検査(MMSE)、アルツハイマー病評定尺度-下位尺度認知-14(ADAS-Cog14)、および軽度または中等度のアルツハイマー病患者に最適化されたアルツハイマー病複合スコア(ADCOMS)の変動が含まれた。NPIは、妄想、幻覚、興奮/攻撃性、不快気分、不安、多幸症、アパシー、脱抑制、過敏性/不安定性、および異常な運動活動、夜間行動障害、ならびに食欲および摂食異常という行動機能の12のサブドメインを調査する。NPIは、複数のタイプの認知症をスクリーニングするために使用することができ、対象の介護者に質問を与え、次いで、回答に基づいて、症状の頻度、その重症度、および症状が引き起こす苦痛をそれぞれ3、4、および5段階の尺度で評価することを含む。
CDR globalは、記憶、方向、判断および問題解決、コミュニティの問題、家庭および趣味のパフォーマンス、およびパーソナルケアという6つの異なる認知および行動ドメインに対して行われた試験に基づいて計算される。これらの領域を試験するために、情報提供者に、対象の記憶問題、対象の判断および問題解決能力、対象の社会問題、対象の家庭生活および趣味、ならびに対象に関連する個人的な質問に関する質問のセットが与えられる。対象には、記憶に関する質問、方向に関する質問、ならびに判断および問題解決能力に関する質問を含む別の一連の質問が与えられる。CDR globalスコアは、これらの質問の結果に基づいて算出され、0~3のスケールを使用して測定され、0は認知症なしを表し、0.5は非常に軽度の認知症を示し、1は軽度の認知症を示し、2は中等度の認知症/認知障害を示し、3は重度の認知症/認知障害を示す。CDR-sbは、認知障害の機能的影響、つまり記憶、実行機能、日常生活の手段的および基本的な活動を検討し、情報提供者および患者との面接に基づいてそれらを評価する臨床転帰評価である。CDR-sbスコアは、記憶、方向性、判断および問題解決、社会問題、家庭および趣味、およびパーソナルケアを含む項目の評価に基づく。CDR-sbは0から18までスコア化され、より高いスコアは認知および機能障害のより大きな重症度を表す。
MMSEは、患者の認知評価に基づいて記憶、言語、プラキシスおよび実行機能を評価するために11の項目を見る。評価される項目には、見当合わせ、想起、構造的プラキシス、注意および集中、言語、時間見当識、および場所見当識が含まれる。MMSEは0から30にスケーリングされ、より高いスコアは認知機能障害がより低い重症度であることを表す。ADAS-Cog14は、記憶、言語、プラキシスおよび実行機能を評価する。スコアは、患者の認知的評価に基づいており、話し言葉、迷路、話し言葉の理解、単語認識テスト命令の記憶、理想的なプラキシス、コマンド、命名、単語発見困難、構造的プラキシス、見当識、数字抹消、単語認識、単語想起、および想起遅延の14の項目を評価する。スコアは各項目に割り当てられた点に基づき、最大合計スコアは90であり、数字が大きいほど認知機能障害の重症度が高いことを示す。アルツハイマー病複合スコア(ADCOMS)は、上記のスコアのすべてからの項目、つまりアルツハイマー病評定尺度-認知下位尺度項目、MMSEの項目、およびCDR-sb項目のすべてからの項目を考慮する。ADCOMSは、機能障害をまだ有していない人々において経時的に最も変化することが示されているADAS-cog、Clinical Dementia Rating(CDR)尺度およびMMSEの部分を組み合わせる。本実施例で使用したMADCOMSは、代わりに軽度および中等度の認知症についてより有意な項目を組み合わせることによってスケールを最適化する。
試験のデザインは、MADCOMS、ADAS-cog14およびCDR-sbの有効性の主要評価項目を含んでいた。ADCOMSとは異なり、MADCOMSは、中等度または軽度のアルツハイマー病患者に最適化される。これらをAD特異的低下のために最適化した。中程度および軽度ADについて別個の最適化を行った。有効性の副次的評価項目は、ADCS-ADL、ADCOM(調整済)、MMSE、CDR-globalスコアおよびNeuropsychiatric Inventory(NPI)からなった。副次的評価項目のうち、ADCS-ADLを毎月測定し、MMSEを最後の時点で測定した。
有効性の評価項目は、解析の線形モデルおよび/または解析の別個の平均モデルを適用することによって解析した。解析の線形モデルは、試験終了時の条件のベースラインからの差に基づいてT0の値を判定するために、線形適合モデルを使用することを含んだ。個々の平均分析は、分析されているスコアに応じて、毎月の時点または治療開始後3および6ヶ月のいずれかである各評価時点での平均値の推定を使用した。MADCOMS複合スコアの評価では、例えば、3ヶ月および6ヶ月で推定された平均値を使用して別個の平均分析を適用した。線形モデルは、試験終了時の治療の差の推定値を使用し、直線を0につなげることによって適用した。他の有効性の評価項目についても同様のモデルを使用した。図20、図21、図22、図23、および図24は、これらの評価項目に対して生成された様々な線形および別個の平均モデルを示す。
バイオマーカーを評価するために、研究者らは、MRI、容積分析、EEG、アミロイド陽電子放射断層撮影法(PET)、アクティグラフィ、および血漿バイオマーカーを使用した。当試験では、いずれかの治療を開始する前および6ヶ月目の最後に採取した構造MRIを使用し、容積基準の形態についてこれらを評価した。図25に示すように、海馬、側脳室、全皮質(大脳皮質灰白質)および全脳(大脳および小脳)の容積変化を判定し、線形モデルを使用して活性群および偽群の萎縮率を比較した。
安全性および耐容性について分析するために、研究者らは、有害事象およびMRIにおけるアミロイド関連画像異常(ARIA)の存在を探した。安全性は、ベースライン、12週目および24週目でのMRI、自殺性尺度(suicidality scale)、および身体的かつ神経学的検査によって、ならびに試験中の有害事象(AE)の毎月の評価によって評価した。耐容性は、デバイス使用データ、毎日の日記、およびユーザ体験のインタビューによって測定した。症候変化は、日誌により毎日、Alzheimer’s Disease Cooperative Study-Activities of Daily Living(ADCS-ADL)、生活の質、およびケアパートナー負荷尺度(care partner burden scales)により毎月、Alzheimer’s Disease Assessment Scale-Cognitive Subscale (ADAS-Cogl4)、Neuropsychiatric Inventory、Clinical Dementia Rating-Sum of boxes(CDR-sb)により四半期ごとに、ならびに時計描画テスト(Clock Drawing Test)、ミニメンタルステート検査(MMSE)により半年ごとに評価した。血漿バイオマーカー、EEG記録、ならびに、全脳、側脳室、後頭葉の容積および側頭葉の容積、および側頭葉の複合皮質厚を含む脳容積変化(MRIによって評価)を、ベースラインならびに治療の3および6ヶ月後に評価した。APOE状態をベースラインで特徴付けた。日中および夜間の活動を評価するために、アクティグラフィ装置を、試験全体を通して連続的に装着した。治療の順守も分析した。対象、ケアパートナー、および評価者のための盲検化有効性(blinding effectiveness)を、ケアパートナー、評価者、または患者が活性治療または偽治療を受けていると考えているかどうかのベースラインおよび追跡確認を評価することによって前向きに分析した。
加えて、研究は、6ヶ月の期間にわたる患者のより小さいサブセットにおける後頭皮質葉の容積損失および後頭皮質厚の損失に対する刺激の効果を評価した。コンプリータは、活性群の24人の患者および偽群の17人の患者を含んだ。活性群には、3ヶ月および6ヶ月の時点の前に、それぞれ3および5回の早期中止があり、偽群には、3ヶ月の前に4回の早期中止があった。容積損失および厚さ損失を構造MR画像法によって測定し、偽群および治療群の両方においてベースライン(0日目)から3ヶ月および6ヶ月の時点における最小二乗平均変化によって示した。3ヶ月および6ヶ月におけるデルタ(±SE)ならびにp値を提供した。
分析
MADCOMS複合スコアについては、両方の分析手段が、低下率が35%減速したことを示し、活性群が6ヶ月の試験にわたってプラセボ群よりも進行しなかったことを示した。線形および平均分析の両方を使用した場合、偽群はわずかに有利であった(favored)が、有意ではなかった。これらの2つの別個の平均分析をADAS-cog14データに適用した場合、統計学的に有意ではないが、両方とも偽群にわずかに有利であった。CDR-sb結果を分析した場合、平均推定モデルは28%の減速率を見出し、一方で、線形抽出は26%の減速率を示したものの、比較は統計学的に有意ではなかった。
MADCOMS複合スコアについては、両方の分析手段が、低下率が35%減速したことを示し、活性群が6ヶ月の試験にわたってプラセボ群よりも進行しなかったことを示した。線形および平均分析の両方を使用した場合、偽群はわずかに有利であった(favored)が、有意ではなかった。これらの2つの別個の平均分析をADAS-cog14データに適用した場合、統計学的に有意ではないが、両方とも偽群にわずかに有利であった。CDR-sb結果を分析した場合、平均推定モデルは28%の減速率を見出し、一方で、線形抽出は26%の減速率を示したものの、比較は統計学的に有意ではなかった。
副次的評価項目のうち、ADCS-ADLを毎月測定し、MMSEを最後の時点で測定した。ADCS-ADL値を分析する場合、使用した第1の分析モデルは、各月の推定値を使用し、6ヶ月の期間にわたって84%の減速を示した。線形適合モデルを再び使用し、同じ84%の減速が見られた。MMSE値を分析すると、83%の減速が確認された。
結果
図19および図26は、試験の有効性の所見をまとめたものである。インフォームドコンセントおよびスクリーニングの後、合計76人の対象を活性治療と偽対照との間で無作為化した。試験の安全性集団には、少なくとも1つの治療を受けた74人の対象が含まれ、修正された治療意図(mITT)集団には合計70人の対象が含まれ、そのうち53人が6ヶ月間の試験を完了させ、これが転帰測定の分析の基礎を形成している。図27Aおよび図27Bは、偽群および活性群の両方における後頭皮質容積の変化および後頭皮質厚の変化の結果を示す。
図19および図26は、試験の有効性の所見をまとめたものである。インフォームドコンセントおよびスクリーニングの後、合計76人の対象を活性治療と偽対照との間で無作為化した。試験の安全性集団には、少なくとも1つの治療を受けた74人の対象が含まれ、修正された治療意図(mITT)集団には合計70人の対象が含まれ、そのうち53人が6ヶ月間の試験を完了させ、これが転帰測定の分析の基礎を形成している。図27Aおよび図27Bは、偽群および活性群の両方における後頭皮質容積の変化および後頭皮質厚の変化の結果を示す。
人口統計学的特徴およびベースラインの特徴
mITT集団の人口統計学的特徴およびベースラインの特徴に関して、無作為化の後で、集団を、性別、ベースラインMMSE、ApoE4ステータス、日常生活の活動(ADL)およびPETアミロイド標準化取り込み値比(SUVR)のステータスにわたって均衡にさせた。2つの群間の不均衡が、ベースラインでの年齢、ADAS-Cog11およびCDR-sbスコアにおいて認められた。統計学的モデルには、ベースラインにおける年齢およびMMSEについての共変量が含まれた。
mITT集団の人口統計学的特徴およびベースラインの特徴に関して、無作為化の後で、集団を、性別、ベースラインMMSE、ApoE4ステータス、日常生活の活動(ADL)およびPETアミロイド標準化取り込み値比(SUVR)のステータスにわたって均衡にさせた。2つの群間の不均衡が、ベースラインでの年齢、ADAS-Cog11およびCDR-sbスコアにおいて認められた。統計学的モデルには、ベースラインにおける年齢およびMMSEについての共変量が含まれた。
安全性および忍容性
非侵襲的ガンマ感覚刺激は、軽度および中等度のAD対象において安全であり、十分に忍容された。活性群は、偽群よりも治療時発生有害事象(TEAE)の割合が低かった(67%対79%)。
非侵襲的ガンマ感覚刺激は、軽度および中等度のAD対象において安全であり、十分に忍容された。活性群は、偽群よりも治療時発生有害事象(TEAE)の割合が低かった(67%対79%)。
治療に確実に関連すると考えられる、おそらく関連すると考えられる、治療関連するかもしれないと考えられるAE(TRAE)は、偽群に対して活性群で上昇していた(41%対32%)。活性群において、ケアパートナーが位置している間に徘徊のために入院した患者について、1つの治療関連SAEが認められた。この対象はその後試験を中止した。無作為化された対象のうち、離脱率は、有害事象による離脱率(活性7%、偽7%)を含めて、両群間で同様であった(活性28%、偽29%)。活性群でより頻繁に発生したTEAEは、耳鳴り、妄想、骨折である。偽群でより頻繁に発生したTEAEは、上気道感染、錯乱、不安およびめまいである。
臨床評価
6ヶ月の治療期間にわたって、複数の尺度での認知、機能およびバイオマーカーの変化について、対象を診療所および電話でのやり取りで評価した。
6ヶ月の治療期間にわたって、複数の尺度での認知、機能およびバイオマーカーの変化について、対象を診療所および電話でのやり取りで評価した。
有効性の主要評価項目は、効果が、MADCOMS(35%の減速;有意差なし)およびCDR-sb(27%;有意差なし)に対する活性群を支持し、ADAS-cog14(-15%減速;有意差なし)に対する偽群を支持するものであることを実証した。MADCOMSは、最初は活性群に有利に傾いていたが、結果は統計的に異ならなかった。ADAS-cog14は、偽群にわずかに有利であったが、統計的に差はなかった。CDR-sbも活性群に有利であったが、0.39と0.7920との間の範囲のp値によって示されるように、差は有意ではなかった。
選択された副次的評価項目は、治療(活性)群に有利な有意な効果を示した。活性群は、ADCS-ADLによって測定される機能的能力に対して有意な利益を有し(p=0.0009)、これは、試験の6ヶ月の期間にわたって、低下が84%減速したこと、および治療の差は7.59ポイントであることを表した(図2)。データのさらなる分析は、より正確なp値をもたらした。さらなる分析は、6ヶ月の治療期間にわたって、ADCS-ADLスコアの変化が偽群と治療群との間で統計的に有意であることを示し、治療によって、機能低下が78%遅延したことを表した(P<0.0003)。活性群は、MMSEに対して有意な利益を示し(ANCOVA、p=0.013)、偽群に対して低下率が83%減速したこと、および治療の差は2.42ポイントであることを示した。
認知能力および機能能力を評価する臨床機器の間で、ADCS-ADLスコアおよびMMSEスコアは、最も有効な治療結果を示した。他の独立した認知試験は、偽群と比較して、治療群において認知低下の軽減を示したが、差は統計的に有意ではなかった。MADCOM、ADAS-cog14およびCDR-sbの結果は、群間で統計的に異ならなかった。治療群における夜間活動期間は、最初の3ヶ月間と比較して、2回目の3ヶ月間において有意に減少し(p<0.03)、偽群においては反対の変化が観察された。
バイオマーカーの変化-MRI
構造MR画像法を、自動画像処理パイプライン(Biospective、Montreal、Canada)を使用して容積基準形態計測について分析した。各対象の海馬、側脳室、全皮質(大脳皮質灰白質)および全脳(大脳および小脳、CSFなし)の容積変化を判定した。手動の補正は行わなかった。海馬の容積に対する有意な利益は判定されなかった。全脳容積(WBV)に対して活性群(p=0.0154)を支持する統計学的に有意な利益が確立され、偽群の進行と比較して61%の減速を表した。活性群の治療の値は9.34cm3であった。定量的MRI分析は、治療群における全脳容積損失が0.6%であったのに対し、偽群において、この値は1.5%であった(履歴値1.12%と同等である)ことを明らかにし、この患者集団において、6ヶ月の期間にわたるガンマ感覚刺激による脳萎縮の有意な63%の減少(p<0.01)を実証した。
構造MR画像法を、自動画像処理パイプライン(Biospective、Montreal、Canada)を使用して容積基準形態計測について分析した。各対象の海馬、側脳室、全皮質(大脳皮質灰白質)および全脳(大脳および小脳、CSFなし)の容積変化を判定した。手動の補正は行わなかった。海馬の容積に対する有意な利益は判定されなかった。全脳容積(WBV)に対して活性群(p=0.0154)を支持する統計学的に有意な利益が確立され、偽群の進行と比較して61%の減速を表した。活性群の治療の値は9.34cm3であった。定量的MRI分析は、治療群における全脳容積損失が0.6%であったのに対し、偽群において、この値は1.5%であった(履歴値1.12%と同等である)ことを明らかにし、この患者集団において、6ヶ月の期間にわたるガンマ感覚刺激による脳萎縮の有意な63%の減少(p<0.01)を実証した。
さらに、後頭皮質容積および後頭皮質厚さの変化を測定した。3ヶ月目および6ヶ月目における後頭皮質容積の変化(cm3)のデルタ(SE)は、0.238(0.281)および0.738(0.324)である。3ヶ月および6ヶ月における後頭皮質厚の変化(mm単位)のデルタ(SE)は、0.238(0.281)および0.738(0.324)である。6ヶ月目における結果は、偽群と比較して、治療群における後頭葉容積の損失(p=0.0291)および後頭皮質厚の損失(p=0.0217)の有意な減少を示唆する(図27A~B)。
脳容積の変化における有意な相関性が観測されており、これには、後頭皮質の変化と後頭葉容積の変化との間の正の相関性、および同様に、活性治療群および偽群の両方における、側頭皮質厚の変化と、側頭葉の変化との間の正の相関性が含まれる。予想できるように、全脳容積の減少は、活性治療群および偽群の両方において、側脳室容積の増加と有意に相関した。さらに、活性治療群においてのみ、側頭葉容積と後頭葉容積との間の変化、および側頭皮質厚と後頭皮質厚との間の変化には、有意な相関性があった。全脳皮質厚の変化は、側頭皮質厚および後頭皮質厚ならびに側頭葉容積と相関した。活性治療群においてのみ、側頭葉容積と後頭葉容積/皮質厚との間の相関性は、これらの構造に対する感覚誘発ガンマ振動の直接的な効果を示す。
結論
ガンマ感覚刺激は安全で忍容性が高かった。3つの主要有効性転帰のうち2つ(MADCOMS、CDR-sb)は活性群に有利であったが、有意には達しなかった。選択された副次的評価項目は、ガンマ感覚刺激療法による活性的な治療が、ADCS-ADLを介した日常生活の活動行う能力およびMMSEを介した認知において有意な利益をもたらし、AD患者にとって重要な治療および管理目的を表すことを実証した。定量的MR分析は、活性群において全脳の容積によって測定される脳の萎縮の減速を実証した。臨床所見およびバイオマーカーの所見を組み合わせると、AD対象に対するガンマ感覚刺激の有益な効果が、分化した経路を介して促進され得ることを示唆する。これらの驚くべき結果は、ガンマ感覚刺激が、脳の萎縮を引き起こす、または脳の萎縮によって引き起こされる様々な疾患および障害を治療するために使用され得ることを示している。
ガンマ感覚刺激は安全で忍容性が高かった。3つの主要有効性転帰のうち2つ(MADCOMS、CDR-sb)は活性群に有利であったが、有意には達しなかった。選択された副次的評価項目は、ガンマ感覚刺激療法による活性的な治療が、ADCS-ADLを介した日常生活の活動行う能力およびMMSEを介した認知において有意な利益をもたらし、AD患者にとって重要な治療および管理目的を表すことを実証した。定量的MR分析は、活性群において全脳の容積によって測定される脳の萎縮の減速を実証した。臨床所見およびバイオマーカーの所見を組み合わせると、AD対象に対するガンマ感覚刺激の有益な効果が、分化した経路を介して促進され得ることを示唆する。これらの驚くべき結果は、ガンマ感覚刺激が、脳の萎縮を引き起こす、または脳の萎縮によって引き起こされる様々な疾患および障害を治療するために使用され得ることを示している。
実施例2.ハンチントン病(Huntington’s Disease)の予防または治療のための本技術の方法および装置
本実施例は、BACHDトランスジェニックげっ歯動物モデルおよびヒト対象を利用する、ハンチントン病(HD)の予防または治療における本技術の方法およびデバイスの使用を実証する。
本実施例は、BACHDトランスジェニックげっ歯動物モデルおよびヒト対象を利用する、ハンチントン病(HD)の予防または治療における本技術の方法およびデバイスの使用を実証する。
動物モデル
研究は、ラットにおいて97個のCAG/CAA反復およびすべての調節エレメント(regulatory elements)を有する全長HTTゲノム配列を含有する細菌人工染色体(BAC)を保有する(BACHD)トランスジェニックラットを使用して研究を行う。
研究は、ラットにおいて97個のCAG/CAA反復およびすべての調節エレメント(regulatory elements)を有する全長HTTゲノム配列を含有する細菌人工染色体(BAC)を保有する(BACHD)トランスジェニックラットを使用して研究を行う。
あるいは、市販のFVB/N-Tg(HTT*97Q)IXwy/J BACHDマウスモデル(The Jackson Laboratory、Bar Harbor、ME、USA)を用いて研究を行う。
BACHDトランスジェニックげっ歯動物は、運動障害および不安関連症状を含む、頑強な早期発症および進行性のHD様表現型を示す。したがって、BACHDトランスジェニックげっ歯動物モデルは、HD療法の有効性を評価するのに有用である。
BACHDトランスジェニックげっ歯動物モデルにおける予防の方法を実証するために、HDの症状または病態の発症の前に、対象に本技術の方法を投与する。BACHDトランスジェニックげっ歯動物モデルにおける治療の方法を実証するために、HDの症状または病態の発症の後に、対象に本技術の方法を投与する。HDの症状および/または病態は、所定の時点で評価することができ、評価には、行動評価、ロータロッド試験、フットプリント試験、高架式十字迷路(elevated plus maze)、自発運動および摂食、光電子および免疫組織化学分析、ならびにストリオソーム区画における形態学的変化の定量的評価が含まれ得るが、これらに限定されない。
行動評価:対象は、12時間の明/暗サイクル(2:00 A.M./P.M.での点灯/消灯)を有する恒温恒湿室(22±1℃、55±10%相対湿度)において混合遺伝子型でグループ収容される。食物および水は自由に与えられる。全ての行動試験は、暗期(活動期)のオスのげっ歯動物で実施する。対照動物は、両系統由来の野生型(WT)同腹仔の均等な混合体である。
ロータロッド試験:ロータロッド実験(Accelerated Rotarod for rodents 7750、Ugo Basile)を使用して、前肢および後肢運動協調を測定する。BACHDトランスジェニックげっ歯動物およびWT同腹仔を、3日間連続して訓練し、1日当たり4回の試験を行う。訓練の直後に、それらを2日間連続して試験し、1日当たり2回の試験を行い、個々の試験の間に1時間の間隔を置く。訓練期間中、げっ歯動物を回転ロッド上に12rpmの一定速度で2分間置く。げっ歯動物は、訓練期間中に落下した後、試験当たり10回の落下までロッドに戻される。個々の試験を、4分間にわたって4~40rpmの加速速度で最大5分間評価し、落下までの待ち時間を記録する。同じコホート由来のげっ歯動物(n=12)を、1~15ヶ月齢まで毎月試験する。
フットプリント試験:フットプリント試験を用いて、BACHDげっ歯動物における歩行異常を分析する。BACHDトランスジェニックおよびWT同腹仔を14ヶ月齢で評価する(n=11)。試験の一日前に、げっ歯動物を3回のセッションで訓練する。各げっ歯動物による3つの試験のうち最良の結果をデータ分析のために選択する。後足のストライド幅、ステップ長(左足から左足)、およびオーバーラップ(前足と後足との間の距離)を3つの連続するステップで測定し、平均をさらなる分析のために取る。
高架式十字迷路:高架式十字迷路を使用して、BACHDげっ歯動物の不安を評価する。馴化効果の可能性を排除するために、げっ歯動物の異なるコホートを、前述のように1ヶ月齢(遺伝子型当たりn=13)、4ヶ月齢(遺伝子型当たりn=13)、および12ヶ月齢(TG5:WT=8:11)で試験する。げっ歯動物を、オープンアームに面する高架式十字迷路(2つのオープンアームおよび2つのクローズドアームを有する)の中心に置き、5分間監視する。オープンアームで費やした時間を、分析のための総時間のパーセンテージとして記録する。
自発運動および摂食:げっ歯動物は、PhenoMasterシステム(TSE Systems)を使用して監視され、これは、自宅ケージ様環境におけるげっ歯動物の歩行活動および飼育、ならびに摂食および摂水行動についてげっ歯動物をスクリーニングするモジュール式セットアップを表す。活動検出は、水平(歩行活動について、x、yレベル)ストリップ、および垂直(飼育について、zレベル)ストリップに配置された赤外線センサ対を使用して達成される。食物および水の消費は、2つの重量センサによって記録される。動物の同じコホート(TG5:TG9:WT=16:19:18)を、18ヶ月齢まで3ヶ月毎に22時間個々にスクリーニングする。データを1分間隔で自動的に収集し、全体または暗期(活動期)についてのみ、のいずれかについて分析する。24時間以内に>3mlの水を消費しないげっ歯動物を分析から除外する。
光および電子による免疫組織化学:げっ歯動物をケタミン/キシラジン(100/10mg/kg、i.p.)で深く麻酔し、pH7.4である0.1mのカコジル酸ナトリウム緩衝液中の4%パラホルムアルデヒドで経心的に灌流し、続いて同じ固定液中で脳を一晩、後固定する。光学顕微鏡による免疫組織化学では、16のげっ歯動物の脳を1つのゼラチンブロックに包埋し、最大40μm厚の冠状切片を凍結切断し、24シリーズに収集する(NeuroScience Associates)。自由浮遊染色は、前述のように実施する。切片を、ポリクローナルS830抗体(1:15,000、 ~約10ng/ml)、EM48(1:300、MAB5374、 Millipore Bioscience Research Reagents)またはポリクローナル抗カルビンジンD-28K抗体(1:50,000、 Swant Swiss抗体)、続いてそれぞれの二次抗体、 ビオチン化ウサギ抗ヒツジIgG抗体(1:1000、BA-6000、 Vector Laboratories)、ビオチン化ヤギ抗マウスIgG抗体(1:1000、BA-9200、 Vector Laboratories)、またはビオチン化ヤギ抗ウサギIgG抗体(1:1000、BA-1000、 Vector Laboratories)でインキュベートする。次いで、切片をアビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ複合体(Vector Laboratories)で処理し、適切な染色強度が生じるまでニッケル-DAB-H2O2(0.6%硫酸ニッケル、0.01%DAB、および0.001%過酸化水素)に曝露する。S830染色は、最終ABC工程の前に単一ラウンドのビオチン化チラミン増幅を用いて増幅される。デジタルカメラ(AxioCam MRm、 Zeiss)および画像取得ソフトウェア(AxioVision-6、 Zeiss)を備えたAxioplan 2顕微鏡(Zeiss)を用いて画像を撮影する。定量化は、ImageJ(NIH)を使用して実施する。
電子顕微鏡検査について、BACHDおよび対照げっ歯動物の脳(13および16.5ヶ月齢)を、げっ歯動物脳アトラスの座標に従ってPlexiglasフレームにおいて調整し、2%アガロースに包埋し、3mm冠状脳ブロックに切断する。ブロックを一連の50μmビブロトーム切片に切断し、モノクローナルEM48抗体(1:100、MAB5374、 Millipore Bioscience Research Reagents)で免疫染色する。免疫染色した切片を、反応生成物の後の検出のために写真記録し、上記のようにアラルダイト(Serva)に平らに包埋する。ウルトロデンチン切片(90nm)を5%酢酸ウラニル水溶液および鉛シトロデンテ(pH12.0)と対比させる。
ストリオソーム区画における形態学的変化の定量的評価:6ヶ月齢のげっ歯動物のカルビンジン免疫染色を使用して(TG5:TG9:WT=5:4:5)、線条体ストリオソーム区画の相対的な定量化を実施する。各げっ歯動物の4つの線条体を、ブレグマ1.44~-0.24mmの間の最大冠状40μm厚の脳切片において測定する。線条体は、ImageJ(NIH)を使用して、関心領域(ROI)として、側脳室に内側に隣接して、脳梁の背外側に、かつ脳室の腹側先端を通る線によって腹側に輪郭が描かれる。線条体領域は、かすかに染色されたカルビンジン領域の輪郭を描くことによってROI内で決定される。
[11C]ラクロプリド陽電子放出断層撮影:縦方向陽電子放出断層撮影(PET)実験について、トランスジェニックBACHDおよび対照げっ歯動物を、Inveon専用の小動物PETスキャナ(Siemens Preclinical Solutions)を用いて6、12、および18ヶ月齢(各時点での各遺伝子型につきn=6)で画像化し、再構成画像において~1.3mmの空間分解能を得る。意識のある動物を軽く拘束し、側尾静脈(lateral tail veins)の1つを介して29.6MBq[11C]ラクロプリドを注射する。60分の動的PETスキャンをトレーサー注入直後に得て、続いて15分の減衰補正を行う。画像化の間、動物を酸素中のイソフルランの混合物で麻酔する。動物をPETスキャナの視野の中心に置く。麻酔は、呼吸周波数を測定することによって監視され、身体のテンペロデンチャ(temperodenture)は、動物の下の加熱パッドによって37℃に保たれる。PETデータはリストモードで取得され、4×60秒、3×120秒、7×300秒および2×450秒の時間フレームでグラフ化し、256×256の行列サイズおよび2のズーム係数を有するフィルタリングされた逆投影アルゴリズムを使用して再構成した。PMODおよびAsiProソフトウェア(Siemens Preclinical Solutions)を使用して画像を分析する。PMOD画像融合ソフトウェアは、線形変換および回転がPETおよび磁気共鳴(MR)テンプレート画像をオーバーレイすることを可能にした。融合PET/MR画像を分析して、PaxinosおよびFranklin(2006)の定位脳アトラスを参照して、異なる脳領域における特定のROIを計算する。
統計的分析:標準的な二元配置ANOVA(データ非適合)および反復測定二元配置ANOVA(反復または適合データ)を実施して、治療の効果を評価する。1つの時点のみが評価されるデータ(例えば、フットプリント試験およびマトリックス/ストリオソーム分析)については、一元配置ANOVAを実施して、治療の効果を評価し、その後、多重比較のためにTukeyの事後試験を行う。データは平均±SEMとして表す。差は、p<0.1の場合、有意であるとみなされる。
結果:本技術の方法は、BACHDトランスジェニックげっ歯動物モデルにおいてHDの症状および/もしくは病態の好転を誘導するか、またはHDの症状および/もしくは病態の発症を遅延させることが予測される。これらの結果は、本技術の方法がHDの予防または治療に有用かつ有効であることを示すであろう。
ヒト臨床試験
HDを有する、またはHDを発症する素因がある、と診断されたヒト対象、および/または現在HDの1つまたは複数の症状および/またはHDの病態を示すヒト対象を動員する。HDの症状には、限定はされないが、例えば、運動障害、認知低下、および心理学的障害が含まれる。
HDを有する、またはHDを発症する素因がある、と診断されたヒト対象、および/または現在HDの1つまたは複数の症状および/またはHDの病態を示すヒト対象を動員する。HDの症状には、限定はされないが、例えば、運動障害、認知低下、および心理学的障害が含まれる。
HDの症状および/または病態は、対象の疾患状態の重症度および予防もしくは治療の方法の有効性の両方に関して評価され得る。例えば、対象は、HDに関連すると認められる評価を使用して評価され得る。
予防もしくは治療の方法:対象は、疾患の段階および重症度に相応する用量および頻度で本技術の方法を投与される。いくつかの実施形態では、本方法は、毎日1回、毎週1回、または毎月1回投与される。いくつかの実施形態では、本方法は、毎日、毎週、または毎月複数回投与される。
ヒト対象における予防または治療の方法を実証するために、HDの症状および/または病態の発生の前もしくは後に、対象に本技術の方法を投与し、HDの症状/病態の好転、HDの症状/病態の発症の遅延、または予想される症状/病態の減衰について評価する。
結果:本技術の方法は、ヒト対象における、HDの症状および/もしくは病態の好転を誘導するか、または症状および/もしくは病態の発症を遅延させるであろうことが予測される。これらの結果は、本技術の方法がHDの予防または治療に有用かつ有効であることを示すであろう。
実施例3:パーキンソン病および関連障害の予防および治療のための本技術の方法およびデバイス
本実施例は、神経毒性動物モデル、遺伝子動物モデル、およびヒト対象におけるパーキンソン病(PD)および関連障害の予防および治療における本技術の方法およびデバイスの使用を実証する。
本実施例は、神経毒性動物モデル、遺伝子動物モデル、およびヒト対象におけるパーキンソン病(PD)および関連障害の予防および治療における本技術の方法およびデバイスの使用を実証する。
動物モデル
神経毒性動物モデル:神経毒性PDモデルは、PDの1つまたは複数の症状および/または病態を引き起こすのに充分なレベルおよび頻度で動物対象に神経毒性剤を投与することによって作製される。本研究で使用される動物には、げっ歯動物、霊長動物、イヌ、ネコなどが含まれ得る。投与量レベルおよび投与頻度は、特定の薬剤および使用中の動物によって異なり、それらに基づいて決定することができる。PDの症状および/または病態は、神経毒性剤の有効性(すなわち、対象の疾患状態の重症度)ならびに予防および治療の方法の有効性の両方に関して評価され得る。
神経毒性動物モデル:神経毒性PDモデルは、PDの1つまたは複数の症状および/または病態を引き起こすのに充分なレベルおよび頻度で動物対象に神経毒性剤を投与することによって作製される。本研究で使用される動物には、げっ歯動物、霊長動物、イヌ、ネコなどが含まれ得る。投与量レベルおよび投与頻度は、特定の薬剤および使用中の動物によって異なり、それらに基づいて決定することができる。PDの症状および/または病態は、神経毒性剤の有効性(すなわち、対象の疾患状態の重症度)ならびに予防および治療の方法の有効性の両方に関して評価され得る。
本実施例における使用に適した神経毒性剤には、6-ヒドロキシドーパミン(6-OHDA)、l-メチル-l,2,3,6-テトラヒドロピリジン(MPTP)、パラコート、ロテノン、レセルピン、a-メチル-p-チロシン、p-クロロアンフェタミン(PCA)、メタンフェタミン、3,4-メチレンジオキシメタンフェタミン(MDMA)、フェンフルラミン、イソキノリン誘導体(例えば、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン)、およびリポ多糖(LPS)モデルが含まれるが、これらに限定されない。
遺伝子動物モデル:本実施例における使用に適した遺伝子PDモデルには、α-シヌクレイン、ロイシンリッチリピートキナーゼ2(LRKK2)、PTEN誘導性推定キナーゼ1(PINK1)、パーキン、タンパク質デグリカーゼ(パーキンソン病タンパク質7;DJ-1)、ATPase13A2(ATP13A2)、ソニックヘッジホッグ(SHH)、核内受容体関連1タンパク質(Nurr1)、Engrailed 1(Enl)、下垂体ホメオボックス3(Pitx3)、c-rel-NFkB、オートファジー関連7(Atg7)、小胞モノアミントランスポーター2(VMAT2)、およびミトコンドリア転写因子A(例えば、MitoParkマウス)における変異を有する対象が含まれるが、これらに限定されない。
PDもしくは関連障害の症状および/または病態は、対象の疾患状態の重症度と予防および治療方法の有効性との両方に関して評価され得る。例えば、対象は、PDもしくは関連障害に関連する神経学的評価を使用して評価され得る。
動物および群:体重20~23gのオスの9週齢のC57BL/6マウス(Orientbio Inc.、Seongnam、Korea)を、標準的な実験用食餌(Orientbio Inc.)および水を無制限に摂取させながら、標準的な12時間の明/暗サイクル下、室温(22±2℃)でPlexiglasケージ(200mm×320mm×145mm、各ケージに3匹のマウス)に収容する。動物は、National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals(NIH Publication No.85-23、1985)に確立された現在のガイドラインに従って取り扱われる。マウスの身体状態を、適応期間の隔日かつ実験期間の毎日監視する。この研究の人道的エンドポイントは、以下、1)20%を超える体重損失、 2)3日を超えて、食物の摂取がないこと、 3)3日を超える下痢、 4)対象の行動を評価するには不十分の重度な振戦または運動機能障害であること、である。免疫染色のために、マウスをイソフルランで麻酔し、灌流によって犠牲にする。マウスを3つの群、 生理食塩水注射群(Saline)、MPTP注射群(MPTP)およびMPTP注射群に本技術の1つまたは複数の治療方法を加えたものに無作為に配属させる(各群でn=9)。
神経毒剤注射:神経毒性剤モデルについては、薬剤は、動物モデルおよび使用される薬剤に適切な用量および頻度で注射される。以下のMPTPプロトコルが例示として与えられ、 生理食塩水群のマウスを除く全てのマウスにMPTP-HCl(20mg/kg、 Sigma、MO、USA)を2時間間隔で4回腹腔内注射する(合計80mg/kg)。生理食塩水群のマウスに、同じスケジュールでビヒクル(生理食塩水)を注射する。
症状の評価:パーキンソン病に関連する症状および行動を測定し、評価する。以下のポールテストは、例として与えられ、マウス(各群でn=9)を、粗い表面の木製ポール(直径10mm、高さ55cm)の頂部付近で頭を下にして載せ、ポールの底部に到達するのにかかる時間を測定する。試験を30秒間隔で3回繰り返し、その後、3回の平均にしたがって行動変化を評価する。神経毒性動物モデルについては、神経毒剤注射の1日前(0日目)および治療の最後の投与の2時間後に試験を行う。
免疫組織化学:マウスを0.1Mリン酸緩衝液に溶解した4%パラホルムアルデヒドで灌流し、脳を迅速に採取し、4%パラホルムアルデヒド緩衝液中で48時間後固定し、切片化前に4℃で保存するために30%スクロース溶液に浸漬する。凍結切片を、クリオスタットLeica CM3050S(Leica Microsystems、Wetzlar、Germany)を用いて35μmの厚さに切断する。切片を0.05Mリン酸緩衝生理食塩水中の1%H2O2と共に15分間インキュベートし、続いてPBS中の0.3%Triton X-100および3%正常ブロッキング血清と共に室温で1時間インキュベートし、次いで抗チロシンヒドロキシラーゼ(TH、1:500、 Santa Cruz Biotechnology、Santa Cruz、CA、USA)一次抗体を用いて室温で一晩染色する。翌日、切片をVectastain Elite ABC試薬(Vector Laboratories Inc.、Burlingame、CA)と共に室温で1時間インキュベートし、次いでジアミノベンジジン基質キット(Vector Laboratories Inc.)と共に5分間インキュベートする。続いて、組織をゼラチンコーティングスライドに載せ、風乾し、脱水し、およびカバースリップする。画像を、Axio Scope.A1顕微鏡(ZEISS、Germany)およびAxioCamICc3カメラ(ZEISS)を使用して収集する。SNにおけるドーパミン作動性ニューロンの生存は、TH陽性ニューロン細胞の数によって評価される。予想される結果を知らない独立した観察者は、5つの連続したSN切片において両側でTH陽性ニューロンを手動で計数し、細胞計数を3回確認してデータを検証する。STにおけるドーパミン作動性ニューロンの生存を、Image-Pro Plus 6.0(Media Cybernetics、Silver Spring、MD、USA)を使用して、STにおける光学密度の平均値によって評価する。
神経毒性動物モデルにおける予防方法を実証するために、例えば、併用療法を含む本技術の方法を、神経毒性剤の投与と同時またはその後に、かつPDの症状または病態の発症前に、対象に投与する。神経毒性動物モデルにおける治療の方法を実証するために、対象は、神経毒性剤の投与後およびPDの症状または病態の発症後に本技術の方法を投与される。PDの症状および/または病態は、所定の時点で評価し得る。
遺伝子動物モデルにおける予防および治療の方法を実証するために、症状および/もしくは病態またはPDもしくは関連障害の発生の前または後に、対象に本技術の方法を投与し、症状/病態の好転または予想される症状/病態の減衰について評価する。
統計分析:すべてのデータを平均±標準偏差として表し、Neuman-Keuls事後検定を用いて一元配置分散分析によって分析する。全ての統計的検定は、Prism 5 for Windows(登録商標)(Graph Pad Software Inc.、La Jolla、CA、USA)を用いて行い、統計的有意性はp<0.05に設定した。
結果:本技術の方法は、動物モデルにおいてPDおよび関連障害の症状および/または病態の好転を誘導することが予測される。これらの結果は、本技術の方法がそのような障害の予防および治療に有用かつ有効であることを示すであろう。
ヒト臨床試験
PDあるいは関連障害を有するか、または有することが疑われるヒト対象、ならびに、振戦、硬直、無動/運動緩慢、および姿勢不安定が挙げられるが、これらに限定されない、PDあるいは関連障害の1つまたは複数の症状および/または病態を現在表すヒト対象を動員する。
PDあるいは関連障害を有するか、または有することが疑われるヒト対象、ならびに、振戦、硬直、無動/運動緩慢、および姿勢不安定が挙げられるが、これらに限定されない、PDあるいは関連障害の1つまたは複数の症状および/または病態を現在表すヒト対象を動員する。
いくつかの研究では、対象は、散発性PDまたは関連障害を有するか、または有することが疑われると診断される。いくつかの研究では、対象は、家族性PDまたは関連障害を有するか、または有することが疑われると診断される。いくつかの研究において、対象は、多系統萎縮症(MSA)、進行性核上麻痺(PSP)、皮質基底核変性症(CBD)、レビー小体型認知症(DLB)、ピック病、オリボポント脳萎縮症、およびシャイドレーガー症候群を含むがこれらに限定されない、非定型パーキンソン症候群もしくはパーキンソンプラス症候群を有するまたは有する疑いがあると診断される。いくつかの研究では、疾病はシヌクレイノパチーを特徴とする。いくつかの研究では、疾病はタウオパチーを特徴とする。
臨床試験は、例えば、van de Weijer,et al.,BMC Neurology 16:1-11(2016)のプロトコルなどの認められた慣行に従って行われる。
予防および治療の方法:対象は、疾患の段階および重症度に相応する用量および頻度で本技術の方法を投与される。いくつかの実施形態では、本方法は、毎日1回、毎週1回、または毎月1回投与される。いくつかの実施形態では、この方法は、毎日、毎週、または毎月複数回投与される。
ヒトにおける予防および治療の方法を実証するために、症状および/もしくは病態またはPDもしくは関連障害の発生の前または後に対象に本技術の方法を投与し、症状/病態の好転または予想される症状/病態の減衰について評価する。
結果:本技術の方法は、ヒト対象におけるPDおよび関連障害の症状および/または病態の好転を誘導することが予測される。これらの結果は、本技術の方法がそのような障害の予防および治療に有用かつ有効であることを示すであろう。
実施例4.多発性硬化症の予防および治療のための本技術の方法およびデバイス
本実施例は、動物モデルおよびヒト対象を利用する多発性硬化症(MS)の予防および治療における本技術の方法およびデバイスの使用を実証する。
本実施例は、動物モデルおよびヒト対象を利用する多発性硬化症(MS)の予防および治療における本技術の方法およびデバイスの使用を実証する。
動物モデル
本実施例での使用に適した動物モデルには、慢性再発性実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)のマウスモデルおよびヒト対象が含まれる。方法は、Wujek,J.R.,et al.,J.Neuropathol.Exp.Neurol.61(1):21-32(2002)およびYu,M.,et al.,J.Neuroimmunol 64:91-100(1996)の方法に従って行われる。
本実施例での使用に適した動物モデルには、慢性再発性実験的自己免疫性脳脊髄炎(EAE)のマウスモデルおよびヒト対象が含まれる。方法は、Wujek,J.R.,et al.,J.Neuropathol.Exp.Neurol.61(1):21-32(2002)およびYu,M.,et al.,J.Neuroimmunol 64:91-100(1996)の方法に従って行われる。
ミエリンプロテオリピドタンパク質(PLP)のp139~151ペプチドで免疫されたメスのSWXJ(H-2q、$)マウスは、持続性機能障害の後期プラトーを伴う可逆性神経学的障害の断続的発作を最初に特徴とする再発寛解型慢性EAEを発症する。このモデルにおける炎症性組織損傷の主要な部位は脊髄であり、EAEにおいて使用される臨床評価尺度(MSにおけるように)は脊髄機能を強調する。したがって、このEAEモデルにおける疾患の臨床的、組織学的、および時間的パターンは、MSにおいて観察される最も一般的なプロファイルを模倣する。再発寛解型EAEマウスモデルは、神経保護療法の有効性を評価するのに有用である。
EAE動物モデルにおける予防の方法を実証するために、可逆的神経学的障害の断続的発作と同時に、またはそれに続いて、かつMSの症状または病態の発症の前に、対象に本技術の方法を投与する。EAE動物モデルにおける治療の方法を実証するために、可逆的神経障害の断続的発作の後、かつMSの症状または病態の発症の後に、対象に本技術の方法を投与する。MSの症状および/または病態は、所定の時点で評価することができる。
EAEの誘導 SWXJ(H-2q、$)マウスは、SWR/J(H-2q)のメスをSJL/J(H-2s)のオスと交配させることによって作製される。動物は、承認されたガイドラインにしたがって取り扱われ、維持される。
慢性再発性EAEを誘導するために、成体メスマウスに、完全フロイントアジュバント中の100ナノモルのPLPペプチドp139~151および400マイクログラムの結核菌H37RAの混合物を0日目に皮下に注射する。0日目および3日目に、マウスに2×109~3×109のBordetellapertussis桿菌(Michigan Department of Public Health、Lansing、MI)も静脈内注射する。対照マウスは、PLPペプチドを含まないが、同一の投与を受ける。
臨床EAEを監視:マウスの体重を測定し、以前に公開された基準、0=観察可能な症状なし、1=弛緩した尾、2=立ち直り反射の不良、3=ぎごちない足取り、4=肢麻痺、5=瀕死、にしたがって、神経学的徴候について毎日検査する。マウスを、臨床スコアの同時増加および体重減少として定義される最初の神経学的発作の5日後、またはEAEの慢性段階(免疫化の3ヶ月後)で屠殺する。
急性EAEのピーク重症度は、最初の発作の最初の5日間に各マウスによって達成された最高スコアとして定義される。一般に、このスコアは少なくとも2日間連続して維持されると予測される。慢性非寛解型EAEのプラトー期中の臨床的重症度は、免疫化から少なくとも45日以上後に、1週間変化しなかった障害スコア(disability score)として確立される。
光学顕微鏡および免疫組織化学:マウスを深く麻酔し、0.08Mリン酸緩衝液中の4%パラホルムアルデヒドで心臓を通して灌流する。頸部および腰部脊髄セグメントを取り出し、後固定し、20%グリセロール中で凍結保護する。自由浮遊断面(30μmの厚さ)を切断し、凍結保存溶液(0.2Mリン酸緩衝液中の1%ポリビニルピロリドン-40、30%エチレングリコール、および30%スクロース)に入れ、-22℃で保存する。免疫染色のために、切片をリン酸緩衝生理食塩水ですすぎ、0.25%Triton X-100と0.3%過酸化水素を含むトリス緩衝生理食塩水中でインキュベートし、一次抗体と共にインキュベートする。抗体は、200kDa神経フィラメントタンパク質(Serotec、Raleigh、NC、AHP245、diluted 5 1:10,000)に対するウサギポリクローナル抗体、CD45(Serotec、MCA1388、diluted 5 1:8,000)に対するラットモノクローナル抗体、CD3(Dako、Carpinteria、CA、A0452、diluted 1:4,000)に対するウサギポリクローナル抗体、またはプロテオリピドタンパク質(Agmed、Bedford、MA、diluted 1:8,000)に対するラットモノクローナル抗体である。切片をすすぎ、ビオチン化二次抗体(Vector Labs、Burlingame、CA)中でインキュベートし、すすぎ、アビジン-ビオチンペルオキシダーゼ複合体(Vector Labs)中でインキュベートし、ニッケル増強ジアミノベンジジン反応で可視化する。組織切片を顕微鏡スライドに載せ、カバーガラスをかける。
電子顕微鏡法:マウスを深く麻酔し、0.08Mリン酸緩衝液中の2.5%(wt/vol)グルタルアルデヒド、および4%(wt/vol)パラホルムアルデヒドで灌流する。脊髄セグメントを解剖し、後固定し、Eponに包埋する。白質の超薄切片を横断面で切断し、Formvarコーティンググリッドに取り付け、Philips CM100電子顕微鏡で写真撮影する。
形態計測:対照およびEAE脊髄における炎症の程度を決定するために、CD45免疫反応性(ミクログリア、マクロファージ、単球、およびリンパ球)のレベルを定量化する。Optronics Magna Fire CCDカラービデオカメラおよび画像取得システムを備えたLeica DMR顕微鏡を使用して、脊髄全体の低倍率(53対物レンズ)の画像をデジタル写真撮影する。デジタル画像を捕捉し(Adobe Photoshop 5.0 software、Adobe Systems Inc.、San Jose、CAを使用して)、コード化する。CD45免疫反応性によって占められる脊髄面積は、設定された閾値を超えるピクセル数を測定することによって決定される。脊髄面積を測定し(脊髄内の全ピクセル)、CD45免疫反応性のパーセント面積を計算する。リンパ球密度を決定するために、リンパ球の数を、CD3について染色した脊髄切片の白質において測定する。眼球網を用いて、CD3陽性細胞を高倍率で計数する(1003の対物レンズおよび103の眼球レンズ)。各動物について、総面積0.9mm2を分析し、値をmm2あたりの細胞として計算する。軸索喪失の程度を決定するために、EAEマウスおよび対照マウスの抗ユーロフィラメント染色脊髄切片において軸索を計数する。上述のように、選択された領域において高倍率のデジタル画像が捕捉される。軸索計数は、NIH Imageコンピュータソフトウェア(バージョン1.61)を用いて盲検方式で行う。軸索密度は異なる脊髄領域間で変動するので、EAE脊髄の各領域における軸索数は、同じ領域における平均対照値のパーセントとして表される。EAEでは炎症性組織腫脹が顕著であるので、脊髄面積を測定し、軸索密度を正規化するために使用する。
統計分析:データをスチューデントのt検定で分析する。症候性発作、臨床スコア、および病理学的変化の間の関係は、回帰分析によって評価される。具体的には、各マウスが経験した発作の数を、その最終臨床スコアおよび軸索喪失の程度に対してプロットする。これらの2つの変数についての相関係数(R)および有意水準(p)は、スピアマンの順位相関検定(the Spearman rank correlation test)を使用して計算される。
結果:本技術の方法は、MS動物モデルにおける症状および/または病態の好転を誘導するであろうことが予測される。これらの結果は、本技術の方法がMSの予防および治療に有用かつ有効であることを示すであろう。
ヒト臨床試験
MSを有すると診断されたかまたはMSを有すると疑われるヒト対象、ならびに現在MSの1つまたは複数の症状および/または病態を示すヒト対象を動員する。MSの症状および/または病態は、対象の疾患状態の重症度と、予防および治療方法の有効性との両方に関して評価され得る。例えば、対象は、MSに関連するものとして一般的に受け入れられる評価を使用して評価され得る。
MSを有すると診断されたかまたはMSを有すると疑われるヒト対象、ならびに現在MSの1つまたは複数の症状および/または病態を示すヒト対象を動員する。MSの症状および/または病態は、対象の疾患状態の重症度と、予防および治療方法の有効性との両方に関して評価され得る。例えば、対象は、MSに関連するものとして一般的に受け入れられる評価を使用して評価され得る。
予防および治療の方法:対象は、疾患の段階および重症度に相応する用量および頻度で本技術の方法を投与される。いくつかの実施形態では、本方法は、毎日1回、毎週1回、または毎月1回投与される。いくつかの実施形態では、本方法は、毎日、毎週、または毎月複数回投与される。
ヒト対象における予防および治療の方法を実証するために、MSの症状および/もしくは病態の発生の前または後に、本技術の方法を対象に投与し、症状/病態の好転または予想される症状/病態の減衰について評価する。
結果:本技術の方法は、MSヒト対象における症状および/もしくは病態の好転を誘導するか、またはMSを処置するために使用される薬理学的薬剤の有効性を増加させることが予測される。これらの結果は、本技術の方法がMSの予防および治療に有用かつ有効であることを示すであろう。
Claims (69)
- 対象の脳の1つまたは複数の領域における脳萎縮率を低下させるための方法であって、該方法は、前記対象の前記脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘発するために前記対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、それによって、前記対象の前記脳の1つまたは複数の領域における前記脳萎縮率を低下させる、方法。
- 前記非侵襲性刺激は、1つまたは複数の刺激波形を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の刺激波形は、視覚刺激波形、聴覚刺激波形、触覚刺激波形、機械刺激波形、またはそれらの組み合わせを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の刺激波形は、同期位相を持つ、請求項2または3に記載の方法。
- 前記1つまたは複数の刺激波形は、第1の刺激波形および第2の刺激波形を含む、請求項2から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の刺激波形は、視覚刺激波形を含む、請求項2から5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の刺激波形は、聴覚刺激波形を含む、請求項2から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の刺激波形は、機械刺激波形を含む、請求項2から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の刺激波形は、振動触覚刺激波形または触覚刺激波形を含む、請求項2から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の刺激波形は、聴覚刺激波形を含む、請求項2から9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の刺激波形は、機械刺激波形を含む、請求項2から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の刺激波形は、振動触覚刺激波形または触覚刺激波形を含む、請求項2から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の刺激波形は、方形波の関数を含む、請求項2から12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の刺激波形は、正弦波の関数を含む、請求項2から13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の刺激波形は、方形波の関数を含む、請求項2から14のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2の刺激波形は、正弦波の関数を含む、請求項2から15のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非侵襲性刺激を投与することは、第1の持続時間に前記非侵襲性刺激を投与することを含む、請求項2から16のいずれか一項に記載の方法。
- 第2の持続時間に前記非侵襲性刺激に対する前記対象の反応を測定することをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記第2、第1の持続時間および前記第2の持続時間は、第3の持続時間によって分離される、請求項18に記載の方法。
- 前記非侵襲性刺激は、ウェアラブル装置を介して送達される、請求項1から18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ウェアラブル装置は、眼鏡を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記眼鏡は、刺激源を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記眼鏡は、不透明の眼鏡を含む、請求項21または22に記載の方法。
- 前記眼鏡は、透明の眼鏡を含む、請求項21または22に記載の方法。
- 前記ウェアラブル装置は、ヘッドホンを含む、請求項21から24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非侵襲性刺激に対する前記対象の反応を測定することをさらに含む、請求項1から25のいずれか一項に記載の方法。
- 前記反応を測定することは、前記第1の持続時間に行われる、請求項26に記載の方法。
- 前記反応を測定することは、前記第2の持続時間に行われる、請求項26または27に記載の方法。
- 前記反応を測定することは、第3の持続時間に行われる、請求項26から28のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脳の前記1つまたは複数の領域は、視覚野、体性感覚野、島皮質、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項1から29のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脳萎縮率を低下させることは、脳容積の縮小率を低下させることを含む、請求項1から30のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脳容積の縮小率は、1月あたり約0.3cm3から1月あたり約2cm3を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記脳容積の縮小率は、1年あたり約0.3cm3から1年あたり約2cm3を含む、請求項31に記載の方法。
- 前記脳容積の縮小率は、海馬容積、外側葉容積、側脳室容積、側頭葉容積、後頭葉容積、側頭皮質厚、後頭皮質厚、またはそれらの組み合わせの縮小率を含む、請求項1から33のいずれか一項に記載の方法。
- 対象における脳萎縮に関連する疾病、障害、または疾患を治療するための方法であって、該方法は、少なくとも1つの脳の領域において同期ガンマ振動を生成するために前記対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、
前記投与することは、前記対象が経験する脳萎縮率を低下させ、それによって、前記対象における脳萎縮に関連する前記疾病、障害、または疾患を治療する、方法。 - 前記疾病、障害、または疾患は、ミクログリア媒介性疾患を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記疾病、障害、または疾患は、神経変性疾患を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記神経変性疾患は、アルツハイマー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、バリアントCJD、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー病、致死性家族性不眠症、クールー病、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項35に記載の方法。
- 前記疾病、障害、または疾患は、老化を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記脳萎縮率は、第1の率から第2の率に低下し、前記第2の率は、前記第1の率未満を含む、請求項35から39のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも0.6%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも0.7%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも0.8%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも0.9%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも1.0%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも1.1%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも1.2%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも1.3%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも2.0%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも3.0%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 前記第1の率は、年あたり少なくとも4.0%の脳萎縮を含む、請求項35に記載の方法。
- 脳の萎縮に結びつく認知低下を軽減するための方法であって、該方法は、前記脳の少なくとも1つの領域において同期ガンマ振動を誘発するために、脳の萎縮に結びつく認知低下を軽減する必要がある対象に非侵襲性刺激を投与することを含み、
前記投与することは、前記脳が経験する萎縮の率を低下させ、それによって、前記脳の萎縮に結びつく認知低下を軽減する、方法。 - 脳の萎縮に関連する1つまたは複数の症状または疾病を低下させるための方法であって、該方法は、(a)脳萎縮を経験している対象を識別することと、(b)1つまたは複数の脳波の同期を引き起こす非侵襲性刺激を対象に投与することとを含み、それによって、脳萎縮に関連する前記1つまたは複数の症状を低下させる、方法。
- 前記1つまたは複数の症状または疾病は、ニューロン喪失、記憶喪失、視力障害、失語症、バランス障害、麻痺、皮質容積減少、CSF容積増加、運動能力喪失、発話困難、読解理解困難、灰白質容積減少、白質容積減少、ニューロンサイズ減少、ニューロン細胞質タンパク質減少、またはそれらの任意の組合せを含む、請求項53に記載の方法。
- 前記対象を識別することは、前記対象の疾病を評価すること、前記対象の評価を実施すること、または前記対象のニューロン活性を測定することを含む、請求項52から54のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非侵襲性感覚刺激に対する前記対象の反応を評価することをさらに含む、請求項52から55のいずれか一項に記載の方法。
- 前記同期を強化するために前記非侵襲性感覚刺激を調整することをさらに含む、請求項52から56のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非侵襲性刺激は、約20Hzから約70Hzの周波数を含む、請求項52から57のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非侵襲性刺激は、約30Hzから約60Hzの周波数を含む、請求項52から58のいずれか一項に記載の方法。
- 前記非侵襲性刺激は、約35Hzから約45Hzの周波数を含む、請求項52から59のいずれか一項に記載の方法。
- 前記調整することは、前記非侵襲性感覚刺激を方形波の関数から正弦波の関数に切り替えることを含む、請求項52から60のいずれか一項に記載の方法。
- 前記調整することは、前記非侵襲性感覚刺激を方形波の関数から正弦波の関数に切り替えることを含む、請求項52から61のいずれか一項に記載の方法。
- 前記調整することは、前記非侵襲性刺激の強度を調整することを含む、請求項52から62のいずれか一項に記載の方法。
- 前記調整することは、前記非侵襲性刺激の周波数を調整することを含む、請求項52から63のいずれか一項に記載の方法。
- 前記調整することは、前記非侵襲性刺激の波形を調整することを含む、請求項52から64のいずれか一項に記載の方法。
- 前記調整することは、前記非侵襲性感覚刺激の供給源を変更することを含む、請求項52から65のいずれか一項に記載の方法。
- 1つまたは複数のプロセッサによって実行可能な命令で符号化された非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記命令は、請求項1~66に記載の方法のうちのいずれか1つを実行する、コンピュータ可読記憶媒体。
- コンピュータ実装システムであって、少なくとも1つのプロセッサと、前記少なくとも1つのプロセッサによって実行可能な命令とを含む少なくとも1つのデジタル処理デバイスを含み、
前記命令は、請求項1~66に記載の方法のうちのいずれか1つを実行する、コンピュータ実装システム。 - 対象における脳萎縮率を低下させるためのシステムであって、
a)対象に神経刺激、聴覚刺激、または視覚刺激を与えることができる刺激放出構成要素と、
b)プロセッサと、
c)メモリデバイスと、
d)フィードバックセンサと
を含み、
前記プロセッサは、
(i)前記フィードバックセンサを介して、前記対象の生理学評価、認知評価、神経評価、身体評価、またはそれらの任意の組み合わせの指標を受信し、
(ii)前記指標に基づいて、前記神経刺激、前記聴覚刺激、または前記視覚刺激に関連する少なくとも1つのパラメータを調整するように前記刺激放出構成要素に指示して、前記対象の少なくとも1つの脳の領域においてニューロンによって示される神経同調化の程度に改善をもたらし、それによって、前記脳萎縮率の低下を引き起こす、システム。
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