KR20190099006A - 신경 조절을 이용한 학습을 강화시키는 시스템 및 방법 - Google Patents

신경 조절을 이용한 학습을 강화시키는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20190099006A
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prompt
stimulus
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엘리노어 브이. 구달
로데릭 에이. 하이드
에릭 씨. 류싸트
스티븐 엘. 말라스카
엘리자베스 에이. 스위니
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엘화 엘엘씨
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Abstract

피험자에 의한 학습을 향상시키기 위한 시스템들 및 관련 방법들이 설명된다. 일 양태에서, 활동, 사운드 패턴, 또는 운동 과제의 학습이 신경 자극의 사용을 통해 향상된다. 일 양태에서, 피험자로 하여금 활동을 수행하게 하기 위한 프롬프트가, 예를 들어, 오디오, 비디오 또는 다른 출력 디바이스를 통해, 신경 자극들과 조합하여 전달된다. 일 양태에서, 신경 자극들은 뇌 신경에 경피적으로 전달된다. 프롬프트들, 예제들, 및 신경 자극들의 전달은 전기 제어 회로부에 의해 제어된다. 일 양태에서, 이 시스템은 스마트 폰 또는 태블릿 컴퓨터와 같은 개인 컴퓨팅 디바이스와 관련하여 구현된다.

Description

신경 조절을 이용한 학습을 강화시키는 시스템 및 방법
우선권 출원(들)의 모든 주제는 그러한 주제가 본 명세서와 모순되지 않는 범위 내에서 본 명세서에 참고로 포함된다.
일 양태에서, 활동의 학습을 향상시키기 위한 시스템은 피험자의 귀의 적어도 일부분 내에 또는 그 상에 피팅(fit)하도록 구성된 하우징, 하우징 내에 또는 그 상에 위치되고 경피 신경 자극(transcutaneous neural stimulus)을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물(peripheral neural structure)에 전달하도록 구성된 신경 자극기, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성된 프롬프팅 시스템(prompting system), 및 전기 제어 회로부를 포함하고, 전기 제어 회로부는 신경 자극기를 사용하여 경피 신경 자극을 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부, 프롬프팅 시스템에 의해 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부(prompter control circuitry), 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수 및 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 시스템 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 학습을 향상시키는 방법은 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 하우징 내에 하우징된 신경 자극기를 사용하여, 경피 신경 자극을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 - 신경 자극기는 신경 자극기에 동작가능하게 커플링된 전기 제어 회로부에 의해 제어됨 -; 전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 사용하여, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 피험자에게 전달하는 단계 - 전기 제어 회로부는 프롬프팅 시스템에 동작가능하게 커플링됨 -; 전기 제어 회로부를 사용하여, 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍; 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 방법 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 컴퓨터 프로그램 제품은, 전기 제어 회로부의 제어 하에서, 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 신경 자극기를 통해 경피 신경 자극을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어; 전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 통해, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 컴퓨터 프로그램 제품의 다른 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 학습을 향상시키기 위한 시스템은 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위한 비침습적 디바이스 - 디바이스는 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 포함함 -; 피험자의 적어도 하나의 신경 활동을 감지하도록 적합화된 적어도 하나의 신경 센서; 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성된 프롬프팅 시스템; 및 전기 제어 회로부를 포함하고, 전기 제어 회로부는 경피 신경 자극기를 사용하여 경피 신경 자극을 뇌 신경에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부; 프롬프팅 시스템에 의해 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부; 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수 및 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 시스템 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 훈련 시스템은 피험자의 귀에 전달하기 위한 사운드 출력의 사운드 소스에 의한 생성(production)을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키도록 적합화된 오디오 신호 소스 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응함 -; 피험자의 귀에 의해 휴대되도록 적합화된 적어도 하나의 이어피스(earpiece); 적어도 하나의 이어피스와 연관된 적어도 하나의 뇌 신경 자극기 - 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는 사운드 패턴과 관련하여 피험자의 뇌 신경에 학습 향상 자극을 전달하도록 적합화되어 있고, 학습 향상 자극은 피험자에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 -; 적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 동작가능하게 접속되고 적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 의한 학습 향상 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극 제어 신호를 발생시키도록 구성된 자극기 구동기; 및 오디오 신호 소스 및 자극기 구동기에 동작가능하게 접속되고 오디오 신호 소스에 의한 오디오 신호의 발생 및 자극기 구동기에 의한 자극 제어 신호의 발생 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 시스템 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키기 위한 방법은 제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키는 단계 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 피험자에 의해 학습될 과제는 사운드 패턴에 대응함 -; 제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 피험자의 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키는 단계 - 신경 자극은 피험자에 의한 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -; 자극기 구동기에 응답하여 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용하여 신경 자극을 전달하는 단계; 오디오 신호에 응답하여 이어피스를 통해 피험자의 귀에 사운드 출력을 전달하는 단계; 및 제어기를 사용하여, 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 자극 제어 신호에 응답한 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트(coordinat)하는 단계를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 방법 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 피험자에 의해 학습될 과제는 사운드 패턴에 대응함 -; 제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 피험자의 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 신경 자극은 피험자에 의한 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -; 및 제어기를 사용하여, 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 자극 제어 신호에 응답한 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 컴퓨터 프로그램 제품의 다른 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키기 위한 학습 시스템은 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극을 전달하기 위한 신경 자극기; 신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기; 사운드 출력을 피험자에게 제공하도록 적합화된 사운드 소스; 프로세서를 포함하는 개인 컴퓨팅 디바이스; 사운드 소스에 의한 사운드 출력의 전달을 구동하도록 적합화된 오디오 신호 소스; 디스플레이; 사운드 소스 및 디스플레이 중 적어도 하나를 통해 사운드 패턴의 예제(example)를 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈(example module); 신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달과 관련하여, 사운드 소스, 디스플레이, 또는 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 프롬프트의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈(prompting module)을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 시스템 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키는 방법은 제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하는 단계; 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서(mentally) 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하는 단계; 및 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계 - 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 방법 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어 - 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 컴퓨터 프로그램 제품의 다른 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 피험자에 의한 운동 과제의 학습을 향상시키기 위한 시스템은 피험자에 의한 운동 과제의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극을 전달하기 위한 경피 신경 자극기; 경피 신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기; 피험자에 의한 운동 과제의 수행을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 감지 시스템; 사운드 소스; 프로세서를 포함하는 개인 컴퓨팅 디바이스; 디스플레이; 데이터 저장 위치; 사운드 소스에 의한 사운드 출력의 전달을 구동하도록 적합화된 오디오 신호 소스; 사운드 소스, 디스플레이, 또는 제1 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해 운동 과제의 예제를 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈; 운동 과제를 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위해, 신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달과 관련하여, 사운드 소스, 디스플레이, 또는 제2 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 프롬프트의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈; 및 감지 시스템에 의해 감지된 적어도 하나의 파라미터를 프로세싱하기 위한 수행 평가 모듈(performance assessment module)을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 시스템 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
일 양태에서, 복잡한 운동 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키는 방법은 개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제(priming example)를 피험자에 제시하는 단계 - 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 피험자에 지시하는 단계; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 피험자에게 제공하는 단계; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제를 피험자에 제시하는 단계; 제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계; 및 제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 리허설 예제를 피험자에 제시하는 것을 반복하는 단계를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 다른 방법 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다. 일부 양태들에서, 복잡한 운동 과제를 수행하기 위한 복수의 근육들의 활성화는, 예컨대, 신체의 사지(limb) 또는 하나 이상의 다른 부분의 특정의 모션을 수행하기 위해, 복수의 근육들의 순차적인 상승적 활성화(sequential synergistic activation)를 포함한다. 일부 양태들에서, 복잡한 운동 과제를 수행하기 위한 복수의 근육들의 활성화는 피험자의 신체의 하나 이상의 부분의 특정의 모션들 또는 정적 위치들 동안 경직성(rigidity) 또는 안정성(stability)을 제공하기 위해 대립 근육들(opposing muscles)의 하나 이상의 조합을 동시에 활성화시키는 것을 포함한다.
일 양태에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어 - 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 피험자에 지시하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 리허설 예제를 피험자에 제시하는 것을 반복하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 전술한 바에 부가하여, 컴퓨터 프로그램 제품의 다른 양태들이 본 명세서에 기재된 본 개시내용의 일부를 형성하는 청구범위, 도면, 및 본문에서 설명된다.
전술한 발명의 내용은 예시적인 것에 불과하고, 결코 제한하려는 것으로 의도되지 않는다. 앞서 설명된 예시적인 양태들, 실시예들, 및 특징들에 부가하여, 추가적인 양태들, 실시예들, 및 특징들이 도면들 및 이하의 상세한 설명을 참조하는 것에 의해 명백하게 될 것이다.
도 1은 학습을 향상시키기 위한 시스템을 예시하고 있다.
도 2는 학습을 향상시키기 위한 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 3은 도 2의 시스템의 추가 상세들을 도시하는 블록 다이어그램이다.
도 4는 회로부 기반 시스템의 블록 다이어그램이다.
도 5는 학습을 향상시키는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 6은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 7은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 8은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 9는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 10은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 11은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 12는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 13은 도 5의 방법에 관련된 컴퓨터 프로그램 제품의 블록 다이어그램이다.
도 14는 학습을 향상시키기 위한 시스템의 일 실시예를 묘사하고 있다.
도 15는 훈련 시스템을 묘사하고 있다.
도 16은 훈련 시스템의 다른 실시예를 묘사하고 있다.
도 17은 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키기 위한 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 18은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 19는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 20은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 21은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 22는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 23은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 24는 도 17의 방법에 관련된 컴퓨터 프로그램 제품의 블록 다이어그램이다.
도 25는 사운드 패턴의 학습을 향상시키기 위한 학습 시스템을 묘사하고 있다. 도 26은 사운드 패턴의 학습을 향상시키는 방법의 블록 다이어그램이다. 도 27은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 28은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 29는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 30은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 31은 도 26의 방법에 관련된 컴퓨터 프로그램 제품의 블록 다이어그램이다.
도 32는 운동 과제의 학습을 향상시키기 위한 시스템의 예시이다. 도 33은 복잡한 운동 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 34는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 35는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 36은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 37은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 38은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 39는 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 40은 방법의 흐름 다이어그램이다.
도 41은 도 33의 방법에 관련된 컴퓨터 프로그램 제품의 블록 다이어그램이다.
하기의 상세한 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부 도면들을 참조한다. 도면들에서, 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 유사한 심벌들은 전형적으로 유사한 컴포넌트들을 식별해준다. 상세한 설명, 도면들, 및 청구항들에 설명되는 예시적인 실시예들은 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에 제시된 주제(subject matter)의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 실시예들이 이용될 수 있고, 다른 변경들이 이루어질 수 있다.
도 1은 활동의 학습을 향상시키기 위한 시스템(100)의 일 예를 묘사하고 있다. (도 1 및 본 명세서에서의 다른 도면들에서, 시스템 컴포넌트들은, 모든 컴포넌트들 및 이들이 어떻게 상호작용하는지를 보다 명확하게 나타내기 위해, 일러스트레이션(illustration)으로도 블록 다이어그램 형태로도 묘사되어 있다. 일러스트레이션에도 블록 다이어그램에도 나오는 요소들은 각각에서 동일한 참조 번호로 식별된다). 도 1의 예에서, 활동은 바이올린(101)을 연주하는 것이다. 시스템(100)은 피험자(106)의 귀(104)의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅하도록 구성된 하우징(102), 및 하우징(102) 내에 또는 그 상에 위치된 신경 자극기(108)를 포함한다. 신경 자극기(108)는, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호에 설명된 바와 같이, 피험자(106)의 귀(104) 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치되는 말초 신경 구조물에 경피 신경 자극을 전달하도록 구성된다. 시스템(100)은 또한 특정 활동(즉, 바이올린(101)을 연주하는 것에 관련된 활동)을 반복하여 수행하도록 피험자(106)를 프롬프팅하기 위해, 스피커(116)를 통해, 오디오 프롬프트(114)를 전달하도록 구성되는, 태블릿 컴퓨터(112) 상에 구현된, 프롬프팅 시스템(110), 및 태블릿 컴퓨터(112)의 제어 회로부를 포함하는 전기 제어 회로부(118), 및 신경 자극기(108)를 구동하기 위한 자극기 구동기(120)의 회로부를 포함한다. 자극기 구동기(120)는 신경 자극기(108)를 구동시키기에 충분한 구동 신호를 발생시키기 위해 태블릿 컴퓨터(112)와 결합하여 사용될 수 있는 부가 구동기 회로부를 포함한다. 전기 제어 회로부(118)는 신경 자극기(108)를 사용하여 경피 신경 자극(126)을 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호(124)를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부(122), 프롬프팅 시스템(110)에 의해 프롬프트(114)를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호(130)를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부(128); 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수 및 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부(132)를 포함한다. 구체적으로는, 프롬프팅 시스템(110)은 디스플레이(140) 및 스피커(116)를 포함한다. 일 예로서, 시스템(100)이 바이올린(101)으로 음계(scale)를 연주하는 것을 연습하기 위해 피험자(106)에 의해 사용되고 있다면, 오디오 프롬프트(114)는 음계를 연주하도록 피험자(106)를 프롬프팅하는 간단한 톤이다. 신경 자극은 톤과 고정된 시간 관계로 피험자(106)에 전달된다. 피험자(106)가 톤의 각각의 반복마다 한 번씩 음계를 연주하도록, 톤이 간격을 두고 반복하여 전달된다. 태블릿 컴퓨터(112)의 디스플레이(140)는 지시사항들을 피험자(106)에게 제공하는 데 사용된다. 예를 들어, 각각의 반복 이후에, 피험자(106)는 완료된 반복 횟수 및 아직 완료되지 않은 횟수를 통보받는다. 시스템(100) 및 다른 학습 시스템들의 이들 및 다른 기능들은 본 명세서에서 아래에 설명된다.
도 2는, 도 1에 묘사된 유형의 시스템의 일반화인, 활동의 학습을 향상시키기 위한 시스템(200)의 블록 다이어그램이다. 도 2는 도 1에 묘사된 바와 같은 시스템과 관련하여, 또는 학습을 향상시키기 위한 다른 시스템들에서 사용될 수 있는 부가의, 대안의, 또는 임의적 컴포넌트들을 도시하고 있으며, 그의 부가 예들은 본 명세서의 다른 곳에서 설명되며, 특정 예들이 도 14, 도 15, 도 16, 도 25, 및 도 32에서 제공된다.
시스템(200)은 적어도 하나의 신경 자극기(202), 프롬프팅 시스템(204), 감지 시스템(206), 및 전기 제어 회로부(208)를 포함한다. 신경 자극기(202)는 신경 자극(210)을 피험자(214)의 신경 구조물(212)에 전달하는 데 사용된다. 프롬프팅 시스템(204)은 활동을 수행하도록 피험자(214)를 프롬프팅한다. 신경 자극기(202) 및 프롬프팅 시스템(204)의 동작은 전기 제어 회로부(208)에 의해 제어된다.
신경 자극은 원하는 활동 또는 스킬(skill)의 학습 또는 기억을 향상시키고, 일부 경우들에서, 원하지 않는 활동의 학습을 차단하는 데 사용된다. 일 양태에서, "원하는 활동"은 과제의 정확한 수행이고, "원하지 않는 활동"은 과제, 예를 들어, 정신적 또는 신체적(운동) 과제의 부정확한 수행이다. 일 양태에서, 신경 자극은 자극에 대한 바람직한 반응의 학습을 향상시키거나 보강하는 데, 또는 자극에 대한 바람직하지 않은 반응의 학습을 차단하거나 억제하는 데 사용될 수 있다. 반응은, 예를 들어, 감정 반응(emotional response), 감각 반응(sensory response), 생리 반응(physiological response), 또는 반사 반응(reflexive response)일 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에 설명된 시스템들은 신경병증(자율 신경병증을 포함함), 이명(tinnitus), 성 기능 장애(sexual dysfunction) 및/또는 신경병증성 통증(neuropathic pain)을 감소시키는 데 사용될 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에 설명된 시스템들은 새로운 스킬을 배우거나 스킬(예컨대, 악기를 연주하는 것, 스포츠 액션을 수행하는 것, 언어를 말하는 것, 수학 함수(math function)를 수행하는 것)을 향상시키는 데 또는, 예를 들어, 뇌 장애(brain disorder)(예컨대, 뇌졸중(stroke) 또는 손상(injury)), 신경 손상(nerve damage), 또는 다른 신체 기능 장애에 대한 재활 치료 동안 스킬을 재학습하는 데 사용될 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에 설명된 시스템들은 기억 회상을 위해서와 같이 기억을 동조화(entrain)하거나 향상시키는 데, (예컨대, 언어적, 음악적, 또는 신체적 수행; 어휘; 사실들; 전화 번호 또는 조합과 같은 숫자들; 수학 방정식들; 등의) 암기를 보조하는 데, 인지 스킬들(예컨대, 사고, 추론, 읽기, 기억 등)을 학습하거나 향상시키는 데, 그리고 이와 유사한 것에 사용될 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에 설명된 시스템들은 건강 관리 제공자(health care provider)에 의해 관리되는 의료 치료 시스템 또는 계획(medical therapeutic system or regimen)의 일부일 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에 설명된 시스템들은 레크리에이션 시스템을 구성하거나 그의 일부일 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에 설명된 시스템들은 소비자 제품을 구성하거나 그의 일부일 수 있다.
말초 신경 및/또는 뇌 신경은 물론 선택된 뇌 구조물들을 포함한 다양한 신경 구조물들이 학습을 향상시키기 위해 자극될 수 있다. 미주 신경 자극을 전달하기 위한 방법들은 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [S.A. Hays, R. L. Rennaker, M.P. Kilgard, "Targeting Plasticity with Vagus Nerve Stimulation to Treat Neurological Disease" in M.M. Merzenich, M. Nahum], 및 문헌 [T.M. Van Vleet, Editors: Progress in Brain Research. Vol. 207, Burlington: Academic Press, 2013, pp. 275-299, ISBN: 978-0-444-63327-9]에 설명되어 있다. 예를 들어, 이 참고문헌은 운동 과제 훈련(쥐들이 먹이 보상을 받기 위해 레버를 눌러 바퀴를 돌리는 것), 인지 과제 훈련(인간들이 단락 내의 하이라이트된 단어들을 생각해 내는 것), 감각 처리(sensory processing)의 재학습(만성 이명(chronic tinnitus)을 역전(reverse)시키기 위해 감각 피질을 재매핑(remapping)하는 것) 또는 인지 기능 장애들의 교정(인간들에서의 PTSD에서 자극들에 대한 과민성 반응들을 정상화하는 것)과 관련하여 미주 신경 자극을 사용하는 것을 설명하고 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, Wingeier 등의 미국 특허 출원 제2015/0066104호는 경두개 전기 자극(transcranial electrical stimulation)을 뇌에 전달하는 접근법들을 설명하고 있다. 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [A.M. Boasso, H.Mortimore, R. Silva, L. Aven, W.J. Tyler, "Transdermal electrical neuromodulation of the trigeminal sensory nuclear complex improves sleep quality and mood," bioRxiv preprint first posted online Mar. 15, 2016; doi: http://dx.doi.Org/10. l 101/043901]은 정신 건강 및 수행을 개선시키기 위해, 수면 및 기분을 개선시키고 스트레스를 감소시키기 위한 삼차 신경의 경피 조절(transdermal modulation)을 설명하고 있다. 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [C. K. Mclntyre, J.L. McGaugh, and C.L. Williams, "Interacting Brain Systems Modulate Memory Consolidation," Neurosci Biobehav. Re. 2012, August ; 36(7): 1750-1762. doi:10.1016/j.neubiorev.2011.11.0001]은 장기 기억들의 경화(consolidation)를 향상시키는 것(반대로, 대응하는 호르몬 수용체들(hormone receptors)을 차단하는 것에 의해 기억 경화(memory consolidation)를 방해하는 것)에 대한 정서적 각성(emotional arousal)의 역할 및 에피네프린(epinephrine) 및 글루코코르티코이드(glucocorticoids)의 대응하는 방출을 설명하고 있다. 이와 유사하게, 정서적 각성과 연관된 신경 구조물들(예컨대, 미주 신경, 삼차 신경)에서의 활성화 또는 전도(conduction)를 차단하는 것은 기억 경화를 제한하는 역할을 할 수 있다. 말초 신경 구조물들에 차단들을 발생시키기 위한 시스템들 및 방법들은, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, Dacey 등의 미국 특허 제9,358,374호에 설명되어 있다. 신경 조절을 위한 수많은 방법들 및 시스템들이 여기에 설명되어 있지만, 그 설명은 포괄적이 아니다. 신경 구조물들의 활성화 또는 전도를 조절(적어도 부분적으로 차단 또는 자극)하기 위한 임의의 종래의 방법 및 시스템이 본 명세서에 설명되고 청구된 시스템들 및 방법들과 함께 사용될 수 있다.
일 양태에서, 신경 구조물(212)은 뇌 신경이다. 일부 양태들에서, 신경 구조물(212)은 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된다.
일 양태에서, 신경 자극기(202)는, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호에 설명된 바와 같이, 피험자의 귀를 신경 자극하는 뇌 신경을 자극하도록 구성된다. 피험자의 귀 상에 또는 그 근방에 있는 피부를 신경 자극하는 신경들은, 예컨대, 안면 신경(뇌 신경 VII), 설인 신경(뇌 신경 IX), 미주 신경(뇌 신경 X)의 이개 분지(auricular branch), 삼차 신경(뇌 신경 V)의 이개측두 분지(auriculotemporal branch), 소후두 신경(lesser occipital nerve)(척수 신경 C3), 및 대이개 신경(greater auricular nerve)(척수 신경 C2, 척수 신경 C3)을 포함한다.
신경 자극기(202)는 기계(218), 전기(220), 자기(222), 전자기(224), 음향(226), 초음파(228), 광학(230), 또는 화학(232) 자극기들을 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 유형의 신경 자극기를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 신경 자극기(202)는 다수의 신경 자극기들을 포함할 수 있다. 다수의 신경 자극기들이 사용되면, 이들 모두가 동일한 유형일 수 있거나, 몇 개의 상이한 유형들일 수 있다. 신경 자극기(202)는 이식형(implanted) 자극기(234), 또는 경피 자극기(236)일 수 있다. 다양한 유형의 경피 및 이식형(implantable) 신경 자극기들이 Cartledge 등의 미국 공개 특허 출원 제2015/0360060호, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호, 및 Dacey 등의 미국 특허 제9,358,374호에 설명되어 있으며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다. 다른 적당한 이식형 자극기들의 예들은, 예를 들어, Schulman 등의 미국 특허 제5,324,316호 및 Corbett, II 등의 미국 특허 제5,515,848호에 설명된 바와 같은 'Bion' 캡슐형 자극기들; Tyler 등의 미국 특허 제6,456,866호에 설명된 바와 같은 평면 인터페이스 신경 전극들(flat interface nerve electrodes), 및 Kilgard 등의 미국 공개 특허 출원 제2015/0073492호에 설명된 바와 같은 커프 전극들(cuff electrodes)을 포함하며, 이들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다.
기계 자극기는, 예를 들어, 주기적인 또는 진동하는 기계 자극을 피험자의 귀의 피부에 전달하는 진동 기계 자극기를 포함할 수 있다. 진동 기계 자극기들은, 예를 들어, 소형 스피커들 및 마이크로폰들을 제조하는 데 사용되는 바와 같은, 예를 들어, 다양한 유형의 진동하는 기계 디바이스들, 예컨대, 전기기계, 압전, 가동 코일(movable coil), 정전기, 자기 변형(magnetostrictive), 아이소다이내믹(isodynamic), 및/또는 MEMS 디바이스들을 포함할 수 있다. 전기 자극기(220)는, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Rong et al., "Transcutaneous vagus nerve stimulation for the treatment of depression: a study protocol for a double blinded randomized clinical trial," BMC Complementary and Alternative Medicine 2012, 12:255]에 설명되는 바와 같은, 피부 표면과 접촉하도록 설계된 전극 또는 전기 콘택트를 포함할 수 있다. 일 양태에서, 자기 자극기(222)는 자기장을 발생시키기 위해 전류가 통과하는 하나 이상의 코일을 포함한다. 자기장은 신경 구조물들을 활성화시키기 위해 피험자의 귀 내의/그 주위의 조직 내에 전류들을 유도한다. 일 양태에서, 신경 자극기(202)는, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Legon et al., "Pulsed Ultrasound Differentially Stimulates Somatosensory Circuits in Humans as Indicated by EEG and fMRI," PLOS ONE 7(12): e5177. Doi: 10.01371/journal.pone.0051177, December 2012]에 설명된 바와 같은 초음파 자극기(228)를 포함한다. 일부 양태들에서, 광학 자극기(230) 또는 화학 자극기(232)와 같은 다른 유형의 신경 자극기들이 사용된다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, Dacey, Jr. 등의 미국 특허 제8,171,658호에 설명된 자극기들을 참조한다.
일 양태에서, 신경 자극기(202)는 하우징(238) 내에 위치된다. 일 양태에서, 하우징(238) 및 신경 자극기(202)는 피험자의 귀를 신경 자극하는 뇌 신경에 경피 신경 자극을 전달하도록 구성되며; 예를 들어, 하우징(238)은 피험자의 귀의 귓바퀴 상에 피팅하도록 구성되거나, 하우징(238)의 적어도 일 부분은 피험자의 귀의 외이도 또는 외이 내에 피팅하도록 구성된다. 일부 양태들에서, 신경 자극기는 이어버드(earbud)에 고정되지만 피험자의 귀를 넘어, 예컨대, 피험자의 관자놀이 또는 이마까지 연장되는 연장부 상에 위치된다. 이들 및 다른 신경 자극기 구성들은 본 명세서에 참고로 포함되는, 2015년 3월 27일자로 출원된, Hyde 등의 미국 특허 출원 제2016/0279435호에 설명되어 있다. 일부 양태들에서, 신경 자극기(202)는 뇌 신경, 말초 신경, 또는 뇌 구조물과 관련하여 신경 자극기를 위치시키기 위해 헤드밴드, 이어폰, 스트랩, 접착 패치 등을 사용하여 피험자의 머리 또는 목에 배치된다. 다른 양태들에서, 신경 자극기는 관심의 뇌 신경, 말초 신경, 또는 뇌 구조물에 인접하여 이식된다. 일 양태에서, 정서적 각성 및/또는 그의 생화학적 상관물들(biochemical correlates)(예컨대, 노르에피네프린(norepinephrine) 및/또는 코르티코스테론(corticosterone)의 방출)를 유발하기 위해 신경 자극들이 말초 신경 구조물들에 전달된다. 일 양태에서, 신경 자극들은 자율 신경계(특히 교감 신경계)의 신경들을 포함한 말초 신경 구조물들에 전달된다. 일 양태에서, 신경 자극들은 체성감각(somatosensory) 및 다른 감각 신경 구조물들을 포함한 말초 신경 구조물들에 전달된다.
본 명세서에 기술된 다양한 실시예들에서, 신경 자극기는 이어버드, 이어피스, 또는 헤드폰 상에 위치된다. 그러한 디바이스들은, 본 명세서에 아래에 설명된 바와 같이, 프롬프트로서 사용하기 위해, 피험자의 양 귀에 사운드를 전달하는 데 또한 사용된다. 신경 자극기(202)는 다른 시스템 컴포넌트들, 예를 들어, 개인 컴퓨팅 디바이스(예컨대, 오디오 플레이어, 모바일 폰, 또는 랩톱 컴퓨터)와 무선으로 통신하기 위한 통신 회로부를 포함하는 하우징(238) 내에 또는 그 상에 위치될 수 있다. 무선 동작을 위해 디바이스에 전력을 공급하기 위해 하우징(238) 내에 배터리가 제공될 수 있다. 일 양태에서, 하우징(238)이 귓바퀴 상에 착용될 때, 신경 자극기(202)가 귓바퀴의 특정 영역, 예컨대, 뇌 신경, 예컨대, 미주 신경, 안면 신경, 삼차 신경, 또는 설인 신경에 의해 신경 자극되는 귓바퀴의 영역에 배치되도록, 신경 자극기(202)가 하우징(238)에 대해 배치될 수 있다. 신경 자극기(202)의 위치결정(positioning)은, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Cranial Nerves in Health and Disease, by Linda Wilson-Pauwels, Elizabeth J. Akesson, Patricia A. Stewart, and Sian D. Spacey; BC Decker Inc.; 2 edition (January 1, 2002); ISBN- 10: 1550091646/ISBN-13 : 978-1550091649]과 같은 참조문헌 본문에 제공되는 바와 같이, 귓바퀴의 신경 자극에 대한 지식에 기초하여 선택된다.
프롬프팅 시스템(204)은 적어도 하나의 프롬프트(216)를 전달하도록 구성된다. 예를 들어, 프롬프트(216)는 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자(214)를 프롬프팅하는 데 사용될 수 있다. 전기 제어 회로부(208)는 신경 자극기(202)를 사용하여 신경 자극(210)을 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호(242)를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부(240)를 포함한다. 신경 자극(210)은, 도 1과 관련하여 설명된 바와 같은, 경피 신경 자극, 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 다른 유형의 신경 자극일 수 있다.
전기 제어 회로부(208)의 적어도 일 부분은 개인 컴퓨팅 디바이스(250) 상에 구현될 수 있다. 일 양태에서, 개인 컴퓨팅 디바이스(250)는 개인 휴대 정보 단말(personal digital assistant), 개인 엔터테인먼트 디바이스, 모바일 폰, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 개인 컴퓨터, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스(예컨대, 컴퓨팅 능력을 포함하는 피트니스 밴드(fitness band), 의류 아이템, 복장(attire), 또는 안경), 네트워크화된 컴퓨터, 프로세서들의 클러스터로 구성된 컴퓨팅 시스템, 서버들의 클러스터로 구성된 컴퓨팅 시스템, 워크스테이션 컴퓨터, 및/또는 데스크톱 컴퓨터이다. 다양한 양태들에서, 개인 컴퓨팅 디바이스는, 예를 들어, 휴대용 컴퓨팅 디바이스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 및 씬 클라이언트 컴퓨팅 디바이스(thin client computing device) 중 하나 이상을 포함한다.
전기 제어 회로부(208)는 프롬프팅 시스템(204)에 의한 프롬프트(216)의 전달을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호(254)를 발생시키도록 구성된 프롬프터 제어 회로부(252), 및 타이밍 제어 회로부(256)를 포함한다. 일 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 적어도 하나의 프롬프트(216)에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수, 및 적어도 하나의 프롬프트(216)에 대한 신경 자극(210)의 전달의 타이밍을 제어한다.
다양한 양태들에서, 자극기 제어 회로부(240)는 신경 자극기(202)로 하여금 자극 기간(stimulation period) 동안 계속하여 또는 자극 기간 동안 간헐적으로 신경 자극(210)을 전달하게 하기 위한 자극 제어 신호(242)를 발생시키도록 구성된다. 일 양태에서, 자극기 제어 회로부(240)는 신경 자극기(202)로 하여금 펄스형 신경 자극, 및/또는 시변 진폭, 시변 주파수, 또는 시변 엔벨로프를 갖는 신경 자극을 전달하게 하기 위한 자극 제어 신호(242)를 발생시키도록 구성된다. 일 양태에서, 예를 들어, 모두가 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌들 [B. Fritsch, J. Reis, Keri Martinowich, H. M. Schambra, Y. Ji, L. G. Cohen and B. Lu, "Direct Current Stimulation Promotes BDNF-Dependent Synaptic Plasticity: Potential Implications for Motor Learning," Neuron 66, pp. 198-204, April 29, 2010; Elsevier Inc.; DOI 10.1016/j.neuron.2010.03.035]; [Y.-H. Kim, J.-W. Park, M. -H. Ko, S. H. Jang, and P. K.W. Lee, "Facilitative effect of high frequency subthreshold repetitive transcranial magnetic stimulation on complex sequential motor learning in humans," (Abstract) Neuroscience Letters, Volume 367, Issue 2, 2 September 2004, Pages 181-185; Elsevier Ireland Ltd., http://dx.doi.Org/10.1016/j .neulet.2004.05.113]; [B. Guse, P. Falkai, and T. Wobrock, "Cognitive effects of high-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation: a systematic review," J Neural Transm (2010) 117: 105-122, DOI 10.1007/s00702-009-0333-7]; 및 [D. Terney, L. Chaieg, V. Moliadze, A. Antal, and W. Paulus, "Increasing Human Brain Excitability by Transcranial High-Frequency Random Noise Stimulation," The Journal of Neuroscience, December 24, 2008 · 28(52): 14147-14155, DOI: 10.1523/JNEUROSCI.4248-08.2008]에 설명된 바와 같이, 신경 자극은 학습 향상 또는 학습 차단 효과를 생성하기 위해 특정의 신경 구조물들을 활성화시키도록 선택된 파형, 주파수, 진폭을 갖는다. 신경 자극은 프로그래밍된 패턴에 따라 전달될 수 있다. 다양한 양태들에서, 자극기 제어 회로부(240)는 신경 자극 진폭, 주파수, 파형, 패턴, 또는 지속기간을 결정하는 데 사용된다. 시스템(200)은 데이터 저장 위치(244)를 포함하며, 데이터 저장 위치(244)는, 다양한 양태들에서, 저장된 미리 프로그래밍된 자극 패턴들 및 파형들은 물론 신경 자극들이 계산될 수 있는 자극 파라미터 값들을 포함한다. 일부 양태들에서, 자극기 제어 회로부(240)는, 아래에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 피험자의 과제 수행에 응답하여 자극 제어 신호(242)를 수정한다.
일 양태에서, 자극기 제어 회로부240)는 오버라이드 신호(override signal)에 응답하여 자극 제어 신호(242)를 변조한다. 예를 들어, 일 양태에서, 오버라이드 신호는 개인 컴퓨팅 디바이스(250)의 사용자 입력을 통해 수신된다. 일 양태에서, 오버라이드 신호는 감지 시스템(206)으로부터 수신된다. 예를 들어, 오버라이드 신호는 불안전 상태(unsafe condition)를 나타내는 임의의 감지된 신호일 수 있다. 일 양태에서, 오버라이드 신호는, 심박수와 같은, 생리학적 파라미터를 감지하는 센서로부터 유래한다. 생리학적 파라미터가 불안전 상태(예컨대, 심박수가 너무 높거나 너무 낮음)를 나타내는 경우에, 자극기 제어 회로부(240)는 신경 자극의 생성을 중단하기 위해 자극 제어 신호(242)를 변조한다. 다양한 양태들에서, 오버라이드 신호는 자극 전극의 부적절한 위치결정 또는 불량한 접속, 시스템 오작동, 또는 계속된 신경 자극이 비효과적이거나 불안전한 다른 상황들을 나타낸다. 오버라이드 상태(예컨대, 불안전 상태, 부적절한 위치결정을 나타내는 생리학적 파라미터)에 응답하여 신경 자극을 변조하거나 중단하는 것에 부가하여, 예를 들어, 교정 조치를 취하도록 또는 정보를 피험자의 의료 기록들에 포함시키도록 통지의 수신자를 프롬프팅하기 위해, 오버라이드 상태에 관한 통지가 피험자에게 그리고/또는 다른 당사자에게 송신될 수 있다.
타이밍 제어 회로부(256)는 적어도 하나의 프롬프트(216)에 대한 신경 자극(210)의 전달의 타이밍을 제어하도록 적합화되어 있다. 일 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 적어도 하나의 프롬프트(216)의 전달보다 앞서 신경 자극(210)의 전달을 야기하기 위해 적어도 하나의 프롬프트(216)에 대한 신경 자극(210)의 전달의 타이밍을 제어하도록 적합화되어 있다. 다른 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 적어도 하나의 프롬프트(216)의 전달에 후속하여 신경 자극(210)의 전달을 야기하기 위해 적어도 하나의 프롬프트(216)에 대한 신경 자극(210)의 전달의 타이밍을 제어하도록 적합화되어 있다. 다른 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 경피 신경 자극(210)의 전달이 적어도 하나의 프롬프트(216)의 전달과 적어도 부분적으로 오버랩하게 하기 위해 적어도 하나의 프롬프트(216)에 대한 신경 자극(210)의 전달의 타이밍을 제어하도록 구성된다.
일 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 반복 횟수 각각에 대해 하나의 프롬프트(216)를 발생시킴으로써 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하도록 구성된다. 다른 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 반복 횟수를 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트(216) 및 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트(258)를 발생시킴으로써 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하도록 구성된다. 다른 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 수행되어야 하는 특정 활동을 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트(216) 및 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트(258)를 발생시킴으로써 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하도록 구성된다. 일 양태에서, 타이밍 제어 회로부(256)는 고정된 시간 기간 동안 고정된 레이트로 프롬프트(216 또는 258)를 발생시킴으로써 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하도록 구성된다.
다양한 양태들에서, 프롬프팅 시스템(204)은 시청각적 프롬프트, 촉각적 프롬프트, 햅틱 프롬프트, 또는 (자극이 어디에 인가되는지에 따라, 다양한 감각 효과들을 생성할 수 있는) 전기 자극을 전달하도록 적합화되어 있다. 프롬프팅 시스템(204)은 가시적 프롬프트를 전달하도록 적합화된 가시적 신호 소스(260), 예컨대, 디스플레이(262) 또는 라이트(264)를 포함할 수 있다. 다른 양태들에서, 프롬프팅 시스템(204)은 사운드 소스(266), 예를 들어, 스피커(268)를 포함한다. 일 양태에서, 프롬프팅 시스템(204)은 적어도 하나의 전기 자극기(270), 기계 자극기(272)(예컨대, 진동기(274) 또는 힘 인가 요소(276)), 또는 후각 자극 소스(278)를 포함한다. 다른 양태들에서, 프롬프팅 시스템(204)은 초음파 자극기(280) 또는 피험자에 감각 또는 다른 의식적으로 검출가능한 효과들을 생성하도록 적합화된 다양한 다른 자극기들, 예컨대, 열 자극기(279) 또는 전자기 자극기(281)를 포함한다. 일 양태에서, 프롬프팅 시스템은 디스플레이(262), 라이트(264), 스피커(268), 진동기(274), 힘 인가 요소(276), 기계 자극기(272), 전기 자극기(270), 초음파 자극기(280), 후각 자극 소스(278), 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 다른 감각 자극기들 중 2개 이상을 포함한다.
일 양태에서, 프롬프팅 시스템(204)은 하우징(238) 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된다. 일 양태에서, 프롬프팅 시스템(204)은 개인 컴퓨팅 디바이스(250)를 포함하거나 그 상에 구현된다. 예를 들어, 디스플레이(262) 또는 스피커(268)는 개인 컴퓨팅 디바이스(250)와 연관될 수 있다. 그에 부가하여, 셀 폰과 같은 개인 컴퓨팅 디바이스는 전형적으로 햅틱 자극을 피험자에게 제공하는 데 사용될 수 있는 진동기(274)를 포함한다. 일 양태에서, 프롬프팅 시스템(204)은 웨어러블 아이템(282)으로서, 예를 들어, 가먼트 또는 손목 밴드로서 구성된다. 일 양태에서, 프롬프팅 시스템은, 284에 나타낸 바와 같이, 기기, 기구, 장비 물품, 또는 의류 물품에 부착하도록 또는 그 내에 또는 그 상에 장착하도록 구성된다.
일 양태에서, 시스템(200)은 피험자에 의한 활동의 수행을 검출하기 위한 감지 시스템(206)을 포함한다. 다양한 양태들에서, 감지 시스템(206)은 피험자에 의한 정신 활동의 수행, 피험자에 의한 신체 활동의 수행, 또는 피험자에 의한 2개 이상의 관련된 신체 또는 정신 활동의 수행을 검출하도록 적합화되어 있다. 다른 양태들에서, 감지 시스템(206)은 피험자에 의해 수행되는 활동에 직접적으로 관련되지 않지만, 자극의 제어 또는 시스템(200)의 동작의 다른 양태들의 제어에 관련 있는 파라미터들을 감지하도록 적합화된 센서들을 포함한다. 감지 시스템(206)은, 예를 들어, 신경 센서(290)(예를 들어, EEG 센서(292), ENG 센서(294), EOG 센서(296)), EMG 센서(298), 모션 센서(300), 압력 센서(302), 힘 센서(304), 가속도계(306), 경사계(307), 카메라(308), 키넥트(Kinect)(310), 스캐너(312), 광학 센서(314), 마이크로폰(316), 온도 센서(318), 생리 센서(physiological sensor)(320), 위치 센서(322), 임의의 아이 트래킹 센서(324), 주의력 센서(326), 또는 환경 센서(328) 중 적어도 하나를 포함한, 하나 이상의 센서를 포함한다. 다양한 양태들에서, 감지 시스템(206)은 이식형 센서(330), 웨어러블 센서(332), 피험자에 의해 휴대되는 센서(334), 피험자에 의해 휴대되는 기기, 기구, 또는 장비 물품 내의 또는 그 상의 센서(336), 또는 원격 센서(338) 중 하나 이상을 포함한다. 일부 양태들에서, 신경 센서(290)는 신경 자극기(202)와 함께 하우징된다. 다른 양태들에서, 신경 센서(290)는 신경 자극기(202)와 별개로 하우징되지만, 무선 접속을 통해 신경 자극기(202) 및/또는 다른 시스템 컴포넌트들에 동작가능하게 접속될 수 있다.
일 양태에서, 감지 시스템(206)은 피험자의 주의성(attentiveness)을 나타내는 파라미터들을 검출하는 데 사용될 수 있는 하나 이상의 주의력 센서(326)를 포함한다. 그러한 센서들은, 예를 들어, (이미저들, 레이저 스캐너들, 3D 스캐너들; 또는 EOG 기반 센서들을 포함한, 이미지 프로세싱 기반 센서들을 포함하는) 아이 트래킹 센서(324), 주의의 전기적 상관물들(electrical correlates)을 검출하기 위한 EEG 센서들(292), EMG 센서(298)를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 주의와 상관되는 피험자의 신체 활동을 검출하도록 적합화된 다양한 유형의 센서들, 모션 센서(300), 압력 센서(302), 힘 센서(304), 가속도계(306), 또는 경사계(307)를 포함한다. 일부 양태들에서, 피험자의 부주의(inattention)는 수행력 저하(decline in performance), 일관성없는 움직임 등으로 나타내어질 수 있다. 주의력 트래킹 센서들은 웨어러블 센서들, 또는 원격 센서들을 포함할 수 있다. 다양한 양태들에서, 감지 시스템(206)은 학습되는 활동과 직접적으로 상관되는 파라미터들을 검출하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다. 다른 양태들에서, 감지 시스템(206)은 활동이 추론될 수 있는 정보를 제공하는 하나 이상의 센서를 포함한다. 일부 양태들에서, 감지 시스템(206)은 일반적인 학습에 대한 피험자 또는 환경의 일반적인 상태에 관련되어 있지만 학습되는 특정의 활동에 특정적이지 않은, 예를 들어, 생리 센서들, 환경 센서들, 위치 센서들, 및 주의력 센서들을 사용하여 감지될 수 있는 신경 자극의 전달을 제어하는 데 사용되는 파라미터들을 검출하기 위한 센서들을 포함한다.
뇌파도(EEG) 신호 센서(292)는 (예를 들어, 둘 다가 본 명세서에 참고로 포함되는, Fischell 등의 미국 특허 공개 제2003/0195588호 또는 Cain의 미국 특허 공개 제2006/0094974호에 설명된 바와 같이) 피험자의 외이도 내에, 예컨대, 외이도 삽입물(ear canal insert) 상에 피팅하도록 구성될 수 있다. 생리 센서(320)는, 예를 들어, 근전도(EMG) 센서(298), (심장 리듬 변이도(heart rhythm variability)는 물론, 심박수를 검출하는 데 사용될 수 있고, EKG 또는 펄스 옥시미터(pulse-oximeter) 기반 심박수 센서를 포함할 수 있지만 이들로 제한되지 않는) 심박수 센서, 산소화 센서, 혈압 센서, 발한 센서(perspiration sensor), 피부 전도도 센서(skin conductivity sensor), 호흡 센서, 동공 확장 센서, 소화관 활동 센서, 또는 입모 센서(piloerection sensor)를 포함할 수 있다. 다른 양태에서, 환경 센서(328)는 광 레벨 및/또는 낮 길이(day length)를 감지하도록 구성될 수 있는 광 센서를 포함한다. 환경 센서(328)는 온도 센서(318) 또는, 예컨대, 주변 잡음 레벨을 감지하도록 구성된, 음향 센서(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 제한 없이, 예를 들어, 모션 센서(300) 또는 위치 센서(322)를 포함하는, 피험자의 상태 및 피험자의 환경에 관한 정보를 제공하기 위한 다른 유형의 센서들이 사용될 수 있다. 각종의 생리및 환경 센서들이, 본 명세서에 참고로 포함되는, LeBoueuf 등의 미국 특허 제8,204,786호에 설명되어 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [ "New disposable biosensor may help physicians determine which patients can safely be fed following surgery," MedicalXpress, August 7, 2014]에 설명되는 바와 같이, 소화관 활동이 외부 음향 센서들을 사용하여 감지될 수 있다.
도 3은 시스템(200)의 추가의 양태들을 묘사하고 있다. 신경 자극기(202), 프롬프팅 시스템(204), 감지 시스템(206), 전기 제어 회로부(208), 자극기 제어 회로부(240), 프롬프터 제어 회로부(252), 및 타이밍 제어 회로부(256)는 도 2와 관련하여 설명된 바와 같으며, 도 2의 컴포넌트들과 동일한 참조 번호들을 갖는 도 3의 임의의 다른 컴포넌트들도 마찬가지이다.
도 3은 전기 제어 회로부(208)의 부가 양태들에 관한 상세를 제공한다. 도 3은 일부 실시예들에서 사용되는, 보조 자극 소스(350) 및 수행 피드백 시스템(352)을 또한 예시하고 있다.
보조 자극 소스(350)는 보조 자극(354)을 피험자(214)에 전달하는 데 사용된다. 일 양태에서, 보조 자극(354)은 피험자(214)가 학습될 과제를 수행하는 데 도움을 주며 그리고/또는 과제의 학습을 향상시킨다. 보조 자극 소스(350)는, 예를 들어, TENS 유닛(356), 근육 자극기(358), 신경 자극기(360), 기계 보조 디바이스(362), 기계 자극기(364), 기계적 구속(366), 힘 인가 요소(368), 후각 자극 소스(370), 미각 자극 소스(372), 통각 자극 소스(374), 진동기(376), 햅틱 디바이스(378), 청각 자극 소스(380), 또는 열 자극기(381)일 수 있다. 일 양태에서, 보조 자극 소스(350)는 제어가능한 압박 가먼트(controllable compression garment)(382)를 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 보조 자극 소스(350)(예컨대, 기계 보조 디바이스(362))는 피험자(214)가 운동 과제를 수행하는 데 도움을 준다. 다른 양태에서, 부정확한 움직임을 방지하기 위해 또는 피험자가 원하는 움직임을 수행할 때 보다 큰 힘의 인가를 필요로 하게 하기 위해, 보조 자극 소스(350)(예컨대, 기계적 구속(366) 또는 힘 인가 요소(368))는 피험자가 운동 과제를 수행할 때 움직임에 대한 저항을 제공한다. 다른 양태에서, 보조 자극 소스(350)(예컨대, 기계 자극기(364), 통각 자극 소스(374), 또는 진동기(376))는 피험자의 특정 부분의 움직임을 제어하도록 피험자를 상기시키기 위해 피험자의 신체의 일 부분에 자극을 전달한다. 일 양태에서, 보조 자극 소스(350)(예컨대, 후각 자극 소스(370), 미각 자극 소스(372), 청각 자극 소스(380))는 다중 감각 학습(multi-sensory learning)을 촉진하는 보조 자극(354)을 제공한다. 일 양태에서, 보조 자극 소스(350)는 본 명세서에서 아래에 설명되는, 프롬프팅 시스템(204) 및/또는 수행 피드백 시스템(352)의 컴포넌트를 포함한다. 다른 양태에서, 적어도 하나의 보조 자극 소스(350)는 프롬프팅 시스템(204) 및 수행 피드백 시스템(352)의 컴포넌트와 상이하고 그리고/또는 그와 구별된다. 보조 자극 소스(350)는 자극기 제어 회로부(256)에 의해 제어되고, 보조 자극(354)의 전달의 타이밍은 타이밍 제어 회로(240)에 의해 제어된다.
앞서 언급된 바와 같이, 일 양태에서, 시스템(200)은 피험자에 의한 활동의 수행에 관한 피드백(382)을 피험자(214)에게 제공하도록 구성된 수행 피드백 시스템(352)을 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 수행 피드백 시스템(352)을 사용하여 전달된 피드백은 원하는 수행이 획득되었다는 것을 피험자(214)에게 통보하거나, 수행을 수정하거나 개선시킬 필요성을 피험자(214)에게 통보할 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 수행 피드백 시스템(352)은 적어도 하나의 가시적 신호 소스(384), 예컨대, 디스플레이(386), 또는 라이트(388), (390), 사운드 소스(390), 예컨대, 스피커(392), 진동기(394), 힘 인가 요소(396), 전기 자극기(398), 기계 자극기(400), 또는 후각 자극 소스(402)를 포함한다. 다른 양태들에서, 수행 피드백 시스템(352)은 초음파 자극기(404)를 포함한다. 일부 양태들에서, 수행 피드백을 피험자에 전달하는 데 사용되는 컴포넌트들(디스플레이, 사운드 소스, 자극기들 등)은 프롬프팅 시스템(204)에 의해 사용되는 동일한 컴포넌트들일 수 있다. 대안적으로, 수행 피드백을 피험자에 전달하는 데 사용되는 컴포넌트들 중 일부 또는 전부는 피험자를 프롬프팅하는 데 사용되는 것들과 상이하고 그리고/또는 그와 구별될 수 있다. 보조 자극 소스(350), 수행 피드백 시스템(352), 또는 프롬프팅 시스템(204)에서 사용하기에 적당한 것으로 개시된 디바이스들 중 임의의 것은 이러한 시스템들 중 다른 시스템들 중 임의의 것에서 사용될 수 있으며, 이러한 시스템들 각각에 대해 열거된 특정 예들은 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
수행 피드백 시스템(352)은 수행 평가 모듈(412)의 제어 하에서 피드백(382)을 제공한다.
자극기 제어 회로부(240)는 수행 평가 모듈(412)에 의해 발생된 수행 등급에 적어도 부분적으로 기초하여, 예를 들어, 적절한 기술의 학습을 보강하기 위해 상대적으로 더 높은 수행 등급이 획득될 때 자극(210)을 전달하고 열악한 수행 등급이 획득될 때 자극을 전달하지 않는 것(또는, 대안적으로, 학습 차단 자극을 전달하는 것)에 의해, 신경 자극(210)을 피험자에 전달하는 것을 제어하도록 구성된다. 몇몇 실시예들과 관련하여 본 명세서에서 아래에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 상이한 유형의 과제들의 수행을 평가하기 위해 다양한 파라미터들이 측정될 수 있다.
전기 제어 회로부(208)는 피험자(214)에 의한 활동의 수행을 평가하도록 구성된 수행 평가 모듈(412)을 포함한다. 수행 평가 모듈(412)은 (감지 시스템(206)에 의해 검출된) 과제 수행을 나타내는 적어도 하나의 감지된 파라미터(414)를 운동 과제의 목표 수행에 대응하는 적어도 하나의 목표 파라미터(416)와 비교하도록 구성된다. 자극기 제어 회로부(240)는 적어도 하나의 감지된 파라미터(414)와 적어도 하나의 목표 파라미터(416)의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 수행 평가 모듈(412)의 출력에 응답하여 신경 자극(210)의 전달을 구동하도록 구성된다. 예를 들어, 일 양태에서, 적어도 하나의 목표 파라미터(416)는 선호된 과제 수행에 대응한다. 앞서 언급된 바와 같이, 일부 양태들에서, 감지 시스템(206)은 피험자에 의한 과제의 수행을 나타내는 복수의 파라미터들을 감지하도록 적합화되어 있고; 수행 평가 모듈(412)은 그러면 복수의 파라미터들을 복수의 목표 파라미터들과 비교하도록 구성될 수 있으며, 자극기 제어 회로부(240)는 복수의 파라미터들과 복수의 목표 파라미터들의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 수행 평가 모듈(412)의 출력에 응답하여 신경 자극의 전달을 구동하도록 구성될 수 있다.
일 양태에서, 시스템(200)은 피험자에 의한 과제의 2개 이상의 과거 수행에 대응하는 파라미터들(과거 데이터(420))을 비교하고 2개 이상의 과거 수행 중 적어도 하나의 최상의 수행에 대응하는 적어도 하나의 파라미터를 선택하도록 적합화된 선택 모듈(418)을 포함하고, 여기서 선호된 과제 수행은 적어도 하나의 최상의 수행이다. 일 양태에서, 수행 평가 모듈(412)은 적어도 하나의 파라미터(414)를 피험자에 의한 과제의 적어도 하나의 과거 수행에 대응하는 적어도 하나의 과거 파라미터와 비교하도록 구성된다. 다른 양태에서, 선택 모듈(418)은 피험자에 의한 과제의 2개 이상의 과거 수행의 2개 이상의 부분을 비교하고, 2개 이상의 과거 수행의 최상의 2개 이상의 부분을 선택하며, 최상의 2개 이상의 부분을 결합하여 최상의 결합된 과거 수행을 생성하도록 적합화되어 있다.
일 양태에서, 전기 제어 회로부(208)는 과제의 예제를 피험자(214)에 전달하는 것을 제어하는 데 사용되는 예제 모듈(422)을 포함한다. 예제는 사용자 인터페이스 디바이스(436)를 통해, 또는 프롬프팅 시스템(204), 보조 자극 소스(350), 및/또는 수행 피드백 시스템(352)의 컴포넌트들을 형성하는 다양한 출력 및 사용자 상호작용 디바이스들을 통해 제공될 수 있다. 일 양태에서, 예제 모듈(422)은 사운드 패턴의 예제를 피험자에 전달하는 것을 제어하는 데 사용된다. 사운드 패턴의 예제는 그래픽 형태로 제시될 수 있고, 예를 들어, 디스플레이(386)를 통해 제시된 악보(musical score), 스크립트, 또는 텍스트의 형태를 취할 수 있다. 다른 양태에서, 사운드 패턴의 예제는, 예를 들어, 하나 이상의 사운드 소스(390)를 통해 오디오 형태로 제시될 수 있다. 예를 들어, 피험자(214)가 학습하고 있는 하나의 음악 피스(piece of music)의 예제는 숙련된 음악가에 의해 연주되는 음악 피스의 레코딩일 수 있다. 운동 과제의 예제는, 예를 들어, 사운드 소스(390)를 통해 제시되는, 운동 과제의 구두 설명, 또는 디스플레이(386)를 통해 제시되는, 운동 과제의 수행의 비디오일 수 있다. 다른 양태에서, 예제 모듈(422)은 피험자의 신체로 하여금 특정 패턴으로 움직이게 하는 하나 이상의 출력 디바이스, 예컨대, 근육 자극기(358), 신경 자극기(360), 기계 보조 디바이스(362), 기계 자극기(364), 또는 기계적 구속(366)을 통해 운동 과제(예컨대, 피험자가 자신의 신체를 특정 패턴으로 움직이는 것을 수반하는 운동 과제)의 예제를 피험자(214)에 전달하는 것을 제어한다. 본 명세서의 다른 곳에서 보다 상세히 설명된 바와 같이, 일부 경우들에서, 과제를 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하기 전에, 예제가 피험자(214)에게 제공된다. 다른 경우들에서, 프롬프트가 예제와 동일하다. 예제는, 학습되는 과제에 따라, 다양한 형태들을 취할 수 있다. 게다가, 단일 과제가 몇 개의 상이한 유형의 예제들에 의해 표현될 수 있다(예컨대, 학습될 음악 피스가 오디오 레코딩 또는 악보로 표현될 수 있고; 더욱이, 음악 피스를 바이올린으로 연주하는 것은, 예를 들어, 원하는 사운드를 발생시키는 데 필요한 근육 움직임들의 특정 세트를 학습하는 것을 필요로 한다).
일 양태에서, 시스템(200)은 전기 제어 회로부(208)와 컴퓨팅 또는 통신 네트워크(432) 사이의 통신을 제공하기 위한 통신 회로부(430)를 포함한다. 그에 부가하여, 통신 회로부(430)는, 피험자(214)의 근방에 위치된 시스템(200)의 개별적으로 패키징된 컴포넌트들이 동작가능하게 접속되도록, 컴포넌트들 사이의 통신을 제공한다. 일부 양태들에서, 통신 회로부(430)는 유선 통신을 제공한다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 무선 통신 링크가 제공될 수 있다. 다양한 양태들에서, 무선 통신 링크는 라디오 주파수, 무선 네트워크, 셀룰러 네트워크, 위성, WiFi, 블루투스, 광역 네트워크(Wide Area Network), 로컬 영역 네트워크(Local Area Network), 또는 신체 영역 네트워크(Body Area Network) 통신 링크 중 적어도 하나를 포함한다. 서로 멀리 떨어진 위치들 사이의 통신은 원격통신 네트워크들(telecommunications networks), 예를 들어, 공중 또는 개인 WAN(Wide Area Network)을 통해 이루어질 수 있다. 일반적으로, 원격 위치들 사이의 통신은 물리적으로 로컬화된 네트워크들, 예컨대, (이더넷 또는 WiFi의 형태들과 같은) 계층 1/2에서 동작하는 LAN(Local Area Network) 기술들에 적합하게 맞추어진(geared towards) 기술들에 의해 적당히 핸들링되는 것으로 간주되지 않는다. 그렇지만, 원격 통신(remote communications)에 사용되는 통신 네트워크들의 (전체가 아닌) 부분들이, 이더넷 또는 WiFi와 같은, 물리적으로 로컬화된 네트워크에서의 사용에 적당한 기술들을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
일 양태에서, 시스템(200)은 출력을 피험자에게 제공하는 것 및 피험자로부터 입력을 수신하는 것 중 적어도 하나를 위한 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스(436)를 포함한다. 일 양태에서, 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스(436)는 개인 컴퓨팅 디바이스(250)의 하나 이상의 컴포넌트를 포함한다. 사용자 인터페이스 디바이스(436)는, LED 또는 다른 발광 요소, 영숫자 디스플레이, 그래픽 디스플레이, 또는 다른 스크린, 오디오 출력, 또는 촉각 디스플레이와 같은, 하나 이상의 출력 디바이스, 또는 터치스크린, 키보드, 마우스, 버튼, 다이얼, 또는 음성 커맨드 입력과 같은, 하나 이상의 입력 디바이스를 포함한다. 일부 양태들에서, 사용자 인터페이스 디바이스(436)는 뇌 컴퓨터 인터페이스를 포함한다.
일 양태에서, 시스템(200)은 연습 세션 스케줄을 생성하고, 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자(214)에게 상기시키기 위한 리마인더들을 발생시키기 위한 스케줄링 모듈(438)을 포함한다. 스케줄링 모듈(438)은, 예를 들어, 연습 세션들을 캘린더에 추가하고, 캘린더로부터 연습 세션 정보를 검색하며, 캘린더 상의 다른 이벤트들과 스케줄링을 코디네이트하기 위해, 로컬적으로 또는 원격으로 저장된 하나 이상의 캘린더와 인터페이싱할 수 있다.
일 양태에서, 시스템(200)은 피험자가 활동을 연습하는 연습 세션들을 트래킹하고 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치, 예컨대, 데이터 저장 위치(244)에 저장하도록 구성된 트래킹 모듈(440)을 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 트래킹 모듈(440)은 연습 세션들의 시간 및 날짜를 트래킹하도록 구성된다. 일 양태에서, 트래킹 모듈(440)은 연습 세션들의 지속기간을 트래킹하도록 구성된다. 부가의 양태에서, 트래킹 모듈(440)은 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키도록 구성된다.
일 양태에서, 시스템(200)은 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향, 또는 연습 세션 메트릭에 관한 정보를 보고하기 위한 보고 회로부(442)를 포함한다. 예를 들어, 보고 회로부는 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 동료 중 하나 이상에 보고를 제공하는 데 사용된다. 일부 양태들에서, 보고는 다른 당사자들, 예를 들어, 보험 회사 또는 서비스 제공자(예컨대, 시스템(200)에 관련된 또는 시스템(200)의 사용을 모니터링하는 것에 관련된 서비스들을 제공하는 사업체 또는 다른 엔티티)에 제공된다. 일 양태에서, 보고가, 예컨대, 소셜 네트워크를 통해, 적어도 하나의 소셜 미디어 연락처(또는 '친구')에 제공된다. 일 양태에서, 보고 회로부(442)는 보고가 사용자 인터페이스 디바이스(436)를 통해 또는 (통신 회로부(430)를 통해 액세스되는) 네트워크(432)를 통해, 예컨대, 건강 관리 또는 다른 정보를 저장하는 것 및/또는 프로세싱하는 것을 위해 사용되는 컴퓨팅 시스템(예컨대, 컴퓨팅 디바이스, 메모리, 네트워크, 레코드, 또는 파일을 포함함)에 제공되게 한다. 다양한 양태들에서, 익명화 회로부(anonymization circuitry)(444)는 보고를 익명화된 형태(예컨대, 피험자를 식별해주는 정보가 그로부터 제거됨)로 제공하는 데 사용된다. 보고 회로부(442)에 의해 제공되는 보고들은 디바이스 및 시스템 설정들, 전달된 자극들(신경 자극 및 보조 자극을 포함함)은 물론 연습 세션들, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 포함하지만 이들로 제한되지 않는, 다양한 유형의 정보를 포함할 수 있다. 보고 및 트래킹 기능들은 본 명세서에 참고로 포함되는, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호에 개괄적으로 설명되어 있을 수 있다.
일 양태에서, 보고 회로부(442)는 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초한 보고들을 스코어링 모듈(446)에 제공한다. 예를 들어, 일 양태에서, 스코어링 모듈(446)은 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자(214)에게 부여한다(assigns). 일 양태에서, 스코어링 모듈(446)은 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한(relative to) 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자(214)에게 부여한다.
일부 양태들에서, 예컨대, 수행되는 과제에 대한 피험자의 주의성은 주의력 트래킹 모듈(448)에 의해 평가되고, 주의력 트래킹 모듈(448)은 이를 감지 시스템(206)으로부터(예컨대, 도 2에 묘사되고 도 2와 관련하여 설명된 주의력 센서(326)로부터) 피험자(214)의 주의성을 나타내는 입력으로서 수신한다. 주의력 트래킹 모듈(448)은 주의력 센서(326)에 동작가능하게 접속되고, 주의력 센서(326)에 의해 감지된 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 피험자가 주의를 기울이고 있는지를 결정한다. 주의력 트래킹 모듈(448)을 사용하여 피험자(214)가 주의를 기울이고 있지 않다고 결정되면, 통지 회로부(450)를 사용하여 통지가 발생될 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 통지 회로부(450)는 오디오 경보 톤(audio alarm tone), 구두 통지, 가시적 통지(visible notification), 촉각적 통지, 데이터 저장 위치(예컨대, 데이터 저장 위치(244))에 저장되는 전자 통지 또는, 예컨대, 네트워크(432)를 통해, 적어도 하나의 부가 위치로 전송되는 전자 통지의 전달을 제공한다. 다양한 양태들에서, 통지 회로부(450)는 사용자 인터페이스 디바이스(436), 프롬프팅 시스템(204) 또는 수행 피드백 시스템(352)의 하나 이상의 컴포넌트, 또는 다른 사용자 인터페이스 또는 출력 디바이스들을 통한 통지의 전달을 제공한다. 통지 회로부(450)와 결합하여 사용되는 사용자 인터페이스 또는 출력 디바이스는 통지 시스템을 형성한다. 다양한 양태들에서, 통지 시스템은 시스템 진단 정보, 지시사항들, 장애(fault) 또는 경보 상태들의 통지 등을 제공하는 데 사용된다. 일 양태에서, 통지 회로부(450)는 음성 메시지(예컨대, 데이터 저장 위치(244)로부터 검색된 미리 설정된 메시지)를 전달하기 위한 회로부를 포함한다. 추가의 양태에서, 통지 회로부(450)는 정보를 데이터 저장 위치(244)에 저장하기 위한 회로부를 포함한다.
일 양태에서, 시스템(200)은 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하기 위한 보상 모듈(452)을 포함한다. 일 양태에서, 보상 모듈(452)은, 예컨대, 사용자 인터페이스 또는 출력 디바이스들을 통해 보상을 피험자에 전달하도록 적합화되어 있다. 일 양태에서, 보상 모듈(452)은 사용자 인터페이스를 통해 긍정적 피드백(예를 들어, "대단해요! 계속 잘 하세요!" 또는 이와 유사한 것으로 되어 있는 구두 통지)을 피험자에게 제공하도록 적합화되어 있다. 일 양태에서, 보상 모듈(452)은 주의력 트래킹 모듈(448)에 의해 결정되는 바와 같은, 피험자의 주의성; 수행 평가 모듈(412)에 의해 결정되는 바와 같은, 피험자의 수행; 및 트래킹 모듈(440)에 의해 결정된 바와 같은, 피험자에 의한 시스템 사용 중 적어도 하나에 기초하여 보상을 피험자에 전달하도록 적합화되어 있다. 다른 양태에서, 보상 모듈(452)은 보상 포인트들을 피험자과 연관된 계정에 입금(credit)하도록 적합화되어 있다. 예를 들어, 보상 포인트들은 금전, 물리적 보상 아이템, 게임 플레이, 등급 포인트들(status points) 등으로 상환가능(redeemable)할 수 있다. 사용자 계정은 로컬적으로(예컨대, 데이터 저장 위치(244)에), 또는 원격적으로(예컨대, 네트워크(432) 내의 위치에) 저장될 수 있다. 일 양태에서, 보상 모듈(452)은 피험자(214)가 그 자신의 이전 수행들과, 또는 다른 사람들의 수행들과 경쟁할 수 있게 해주는 경쟁 및/또는 게임플레이 요소를 제공한다. 일 양태에서, 보상 모듈(452)은 본 명세서에 설명된 학습 시스템에 직접적으로 관련되지 않은 하나 이상의 다른 게임에서 사용하기 위한 보상 또는 등급 포인트들을 입급한다.
일 양태에서, 시스템(200)은 추천을 피험자에 제시하기 위한 추천 회로부(454)를 포함한다. 추천은, 예를 들어, 사용자 인터페이스 디바이스(436)를 통해 또는 프롬프팅 시스템(204) 및/또는 수행 피드백 시스템(352)의 컴포넌트들을 형성하는 다른 출력 디바이스들을 통해 피험자에 제시될 수 있다. 일 양태에서, 시스템(200)은, 예를 들어, 의료 제공자로부터, 보험 회사, 서비스 제공자, 자문인(advisor), 계산 기반 시스템(예컨대, 인공 지능을 포함함), 또는 소셜 미디어 소스로부터, 예를 들어, 컴퓨팅 네트워크를 통해 추천을 수신한다. 다양한 양태들에서, 추천 회로부(454)는 추천의 소스를 인식하고 추천의 소스에 따라 상이하게 응답하도록 구성된다. 예를 들어, 보다 믿을 만한 소스들로부터의 추천들은 보다 신속하게 또는 보다 두드러지게 피험자에 제시될 수 있는 반면, 바람직하지 않은 소스들로부터의 추천들은 차단될 수 있다. 추천은 신경 자극 또는 보조 자극의 구성에 관련될 수 있다. 다른 양태들에서, 예컨대, 추천들이 피험자에 의해 수신되는 신경 자극의 효과들을 향상시키거나 그와 부합할 것이거나, 또는 시스템(200)을 통해 제공되는 훈련에 어떤 다른 방식으로 관련될 것이기 때문에, 추천은 피험자가 관심을 가질 수 있는 소비자 제품, 서비스, 사용자 경험, 사용자 활동, 또는 조직(organization) 중 하나 이상에 관련되어 있다. 일 양태에서, 피험자(214)는 사용자 인터페이스 디바이스(436)를 통해 추천의 수락 또는 거절을 입력할 수 있다.
일 양태에서, 시스템(200)은 시스템(200)에서 패치/업데이트를 수신하기 위한 패치/업데이트 모듈(456)을 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 패치/업데이트는 개인 컴퓨팅 디바이스(250) 및/또는 전기 제어 회로부(208) 상에 상주하는 소프트웨어에 대한 소프트웨어 패치 또는 업데이트를 포함하고, 예를 들어, 시스템(200)의 하나 이상의 컴포넌트의 제조업체로부터, 예를 들어, 서비스 제공자, 또는 이와 유사한 것으로부터 수신될 수 있다. 일 양태에서, 패치/업데이트 모듈(456)은 (예컨대, 데이터 저장 위치(244)에 저장된 바와 같은) 과거 데이터(420)에 기초하여 신경 자극기(202) 및/또는 전기 제어 회로부(208) 중 적어도 하나의 구성을 업데이트하도록 구성된다. 다른 양태에서, 패치/업데이트 모듈(456)은 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 또는 네트워크(432)를 통해 수신된 지시사항에 기초하여 구성을 업데이트하도록 구성된다.
다른 양태에서, 패치/업데이트 모듈(456)은 추천 회로부454)에 의해 수신된 적어도 하나의 추천에 기초하여 신경 자극기(202) 및/또는 전기 제어 회로부(208) 중 적어도 하나의 구성을 업데이트하도록 구성된다. 일 양태에서, 추천의 수락 또는 거절에 관한 입력이 사용자 인터페이스 디바이스(436)에 의해 피험자(214)로부터 수신되고, 패치/업데이트 모듈(456)은 피험자에 의한 추천의 수락에 응답하여 구성을 업데이트한다(추천이 거절되면, 추천에 응답하여 업데이트가 이루어지지 않는다). 다른 양태에서, 패치/업데이트 모듈(456)은 (예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 감지 시스템(206) 내의 환경 센서(328)에 의해 감지된) 환경 파라미터에 기초하여 신경 자극 디바이스 및 개인 컴퓨팅 디바이스 중 적어도 하나의 구성을 업데이트하도록 구성된다. 다른 양태에서, 패치/업데이트 모듈(456)은 신경 자극기 및/또는 전기 제어 회로부 중 적어도 하나의 구성을 자동으로 업데이트하도록 구성된다. 예를 들어, 일 양태에서, 구성은 스케줄에 따라 자동으로 업데이트된다.
일 양태에서, 통신 회로부(430)는 보안 접속을 통해 정보를 수신하도록 구성된다. 보안 접속은, 예를 들어, 암호화된 신호의 사용을 통해 제공될 수 있다. 일 양태에서, 시스템(200)은 피험자(214)가 인가된 사용자임을 나타내는 자격증명을 수신하기 위한 인증 회로부(458)를 포함한다. 일 양태에서, 시스템(200)은 자격증명의 수신 이후에만 조작될 수 있다. 다양한 양태들에서, 인증 회로부(458)는, 예를 들어, 패스워드, 개인 식별 번호, 생체 특징(biometric feature), 또는 카드 인증을 수신한다.
도 4는 도 2 및 도 3에서 그리고 본 명세서의 다른 곳에서 묘사된 바와 같은 회로부 기반 시스템들의 일반화된 형태를 예시하고 있다. 비록 특정 실시예들이 본 명세서에 설명되어 있지만, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 설명된 방법들 및 시스템들이 다양한 방식들로 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본 명세서에서 다양한 회로부 시스템들 및 서브시스템들이 참조된다(예컨대, 도 2 및 도 3에서의 시스템(200)은 제어/프로세싱 회로부로 간주될 수 있는 전기 제어 회로부(208)를 포함한다). 도 4에 개괄적으로 도시된 바와 같이, 시스템(470)은 회로부 기반 시스템(472)을 포함한다. 일부 양태들에서 컴퓨팅 디바이스 또는 컴퓨팅 서브시스템인 회로부 기반 시스템(472)은 디지털 및/또는 아날로그 컴포넌트들(476), 하나 이상의 프로세서(478)(예컨대, 마이크로프로세서), 및 하나 이상의 프로그램 모듈(482) 및/또는 데이터(484)를 저장할 수 있는 메모리(480) 중 임의의 것 또는 전부를 포함하는 제어/프로세싱 회로부(474)를 포함한다. 일부 양태들에서, 제어/프로세싱 회로부는 하나 이상의 센서(486)로부터의 데이터의 예비 핸들링(preliminary handling), 원격 디바이스(496)로의 데이터의 전송, 원격 디바이스(496)로부터의 제어 신호의 수신, 및, 예를 들어, (도 2 및 도 3에 도시된 신경 자극기(202), 프롬프팅 시스템(204), 보조 자극 소스, 및 수행 피드백 시스템(352)과 같은) 신경 자극기일 수 있는, 액추에이터(488)의 작동을 제공한다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 시스템은 다양한 센서들(예컨대, 도 2 및 도 3에 묘사된 감지 시스템(206))로부터 신호들을 수신할 수 있다. 시스템(470)은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 바와 같은 다른 컴포넌트들, 예컨대, 하나 이상의 전력 공급장치(490), I/O 구조체(I/O structure)(492), 클록, 타이머, 데이터 버스 등을 포함할 수 있다. I/O 구조체(492)는 (키보드, 버튼, 스위치, 컴퓨터 마우스, 또는 터치스크린과 같은 하나 이상의 입력 디바이스 또는 스크린, 사운드 소스, 영숫자 디스플레이, 점자 디스플레이(Braille display) 등과 같은 하나 이상의 출력 디바이스를 포함할 수 있는, 사용자 인터페이스(494)에 의해 표현되는) 다양한 유형의 사용자 인터페이스 디바이스들과의 통신 및 제어/프로세싱 회로부(498)에 의해 부여된 제어/프로세싱 능력을 가질 수 있는, 다양한 유형의 원격 디바이스들(496)과의 통신을 가능하게 해준다.
도 5는 도 1에 묘사된 시스템의 사용을 통해 학습을 향상시키는 것에 관련된 방법(500)의 흐름 다이어그램이다. 여기서 그리고 다른 곳에서, 파선들로 윤곽이 그려진 방법 단계들은 모든 방법 양태들이 아닌 일부 방법 양태들에 포함되는 단계들을 나타내며, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이 도면들에 구체적으로 묘사된 단계들 이외의 단계들의 조합들이 가능하다.
방법(500)은 502에서, 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 하우징 내에 하우징된 신경 자극기를 사용하여, 경피 신경 자극을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 - 신경 자극기는 신경 자극기에 동작가능하게 커플링된 전기 제어 회로부에 의해 제어됨 -; 504에서, 전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 사용하여, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 피험자에게 전달하는 단계 - 전기 제어 회로부는 프롬프팅 시스템에 동작가능하게 커플링됨 -; 506에서, 전기 제어 회로부를 사용하여, 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계를 포함한다.
도 6 내지 도 12는 도 5의 방법에 대한 부가 및 대체 단계들을 포함하는 방법들을 묘사하고 있다. 단계들(502 내지 506)은 도 5와 관련하여 설명된 바와 같다.
도 6은 방법(600)을 묘사하고 있으며, 여기서, 다양한 양태들에서, 경피 신경 자극을 전달하는 단계는, 602에서, 자극 기간 동안 계속하여 경피 신경 자극을 전달하는 단계; 604에서, 자극 기간 동안 간헐적으로 경피 신경 자극을 전달하는 단계; 606에서, 펄스형 경피 신경 자극을 전달하는 단계; 608에서, 시변 진폭을 갖는 경피 신경 자극을 전달하는 단계; 610에서, 시변 주파수를 갖는 경피 신경 자극을 전달하는 단계; 또는 612에서, 시변 엔벨로프를 갖는 경피 신경 자극을 전달하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
도 7은 방법(700)을 묘사하고 있으며, 방법(700)은, 702에서, 적어도 하나의 프롬프트보다 앞서; 704에서, 적어도 하나의 프롬프트에 후속하여; 또는 706에서, 적어도 하나의 프롬프트의 전달과 시간상 적어도 부분적으로 오버랩하게, 경피 신경 자극을 전달하기 위해 (506에 나타낸 바와 같이) 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 여기서 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계는, 708에 나타낸 바와 같이, 반복 횟수 각각에 대해 하나의 프롬프트의 전달을 제어하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계는, 710에 나타낸 바와 같이, 반복 횟수를 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트 및 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트의 전달을 제어하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계는, 712에 나타낸 바와 같이, 수행되어야 하는 특정 활동을 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트 및 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트의 전달을 제어하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계는, 714에 나타낸 바와 같이, 고정된 시간 기간 동안 고정된 레이트로 적어도 하나의 프롬프트의 전달을 제어하는 단계를 포함한다.
도 8은 프롬프트를 전달하는 추가의 양태들을 상술하는 방법(800)을 묘사하고 있다. 다양한 양태들에서, 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계는 가청 프롬프트(audible prompt)를 전달하는 단계(802); 가시적 프롬프트(visible prompt)를 전달하는 단계(804); 시청각적 프롬프트를 전달하는 단계(806), 촉각적 또는 햅틱 프롬프트를 전달하는 단계(808); 또는 전기 자극을 전달하는 단계(810)를 포함한다. 다양한 양태들에서, 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계는 적어도 하나의 프롬프트를 스피커(812); 디스플레이(814); 개인 컴퓨팅 디바이스(816); 또는 웨어러블 아이템(818)을 통해 전달하는 단계를 포함한다. 일부 양태들에서, 820에 나타낸 바와 같이, 프롬프팅 시스템은 하우징 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된다. 다른 양태들에서, 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계는 822에 나타낸 바와 같이, 기기, 기구, 장비 물품, 또는 의류 물품에 부착되는 또는 그 내에 또는 그 상에 장착되는 프롬프팅 시스템을 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계, 또는 824에 나타낸 바와 같이, 디스플레이, 라이트, 스피커, 진동기, 전기 자극기, 및 후각 자극 소스 중 2개 이상을 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계를 포함한다.
도 9는 도 5에 묘사된 바와 같은 단계들(502 내지 506)를 포함하고, 902에 나타낸 바와 같이, 감지 시스템을 사용하여 피험자에 의한 활동의 수행을 검출하는 단계를 또한 포함하는 방법(900)을 묘사하고 있다. 다양한 양태들에서, 활동의 수행을 검출하는 단계는, 904에서, 피험자에 의한 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; 906에서, 피험자에 의한 신체 활동의 수행을 검출하는 단계; 또는 908에서, 피험자에 의한 2개 이상의 관련된 신체 또는 정신 활동의 수행을 검출하는 단계를 포함한다.
다양한 양태들에서, 활동의 수행을 검출하는 단계는, 910에 나타낸 바와 같이, EEG 센서, EMG 센서, 산소화 센서, 모션 센서, 압력 센서, 힘 센서, 가속도계, 경사계, 이식형 센서, 웨어러블 센서, 피험자에 의해 휴대된 센서, 피험자에 의해 휴대된 기기, 기구, 또는 장비 물품 내의 또는 그 상의 센서, 원격 카메라, 및 마이크로폰을 사용하여 신호를 검출하는 단계를 포함한다.
방법(900)은, 912에 나타낸 바와 같이, 피드백 시스템을 사용하여, 피험자에 의한 활동의 수행에 관한 피드백을 피험자에게 제공하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 피드백을 피험자에게 제공하는 단계는, 914에 나타낸 바와 같이, 디스플레이, 라이트, 스피커, 진동기, 힘 인가 요소, 전기 자극기, 또는 후각 자극 소스 중 적어도 하나를 사용하여 피드백을 제공하는 단계를 포함한다.
도 10은 경피 신경 자극의 전달에 관한 추가 상세들을 포함하는, 방법(1000)을 묘사하고 있다. 다양한 양태들에서, 경피 신경 자극은, 1002에 나타낸 바와 같이, 학습 향상 자극; 또는 1004에 나타낸 바와 같이, 기억 차단 자극이다. 다른 양태들에서, 502에서와 같이, 경피 신경 자극을 전달하는 단계는, 1006에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 뇌 신경에 전달하는 단계; 1008에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 미주 신경에 전달하는 단계; 1010에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 삼차 신경에 전달하는 단계; 1012에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 설인 신경에 전달하는 단계; 1014에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 귀의 귓바퀴를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계; 1016에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 귀의 외이도를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계; 또는 1018에 나타낸 바와 같이, 경피 신경 자극을 피험자의 귀의 외이를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
도 11은 부가 방법 양태들을 묘사하고 있다. 1102에 나타낸 바와 같이, 일 양태에서, 방법(1100)은 보조 자극 소스를 사용하여 보조 자극을 피험자에 전달하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 보조 자극을 피험자에 전달하는 단계는, 1104에 나타낸 바와 같이, TENS 유닛, 근육 자극기, 신경 자극기, 기계 보조 디바이스, 기계 자극기, 기계적 구속, 열 자극기, 힘 인가 요소, 후각 자극 소스, 미각 자극 소스, 통각 자극 소스, 진동기, 또는 청각 자극 소스 중 적어도 하나를 사용하여 자극을 전달하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 방법(1100)은, 1106에 나타낸 바와 같이, 인터페이스 디바이스를 사용하여, 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 수신하는 단계를 포함한다. 다른 양태들에서, 방법(1100)은, 1108에 나타낸 바와 같이, 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 전기 제어 회로부로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하는 단계 또는 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 전기 제어 회로부에서 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 양태에서, 방법(1100)은, 1110에 나타낸 바와 같이, 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 피험자에게 제공하는 단계 및 피험자로부터 입력을 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
도 12는 연습 세션들에 관련된 다양한 양태들을 포함하는, 방법(1200)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 방법(1200)은, 1202에 나타낸 바와 같이, 연습 세션 스케줄을 생성하고, 연습 세션 스케줄을 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하며, 데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키는 단계를 포함한다.
추가의 양태에서, 방법(1200)은, 1204에 나타낸 바와 같이, 트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 활동을 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하고; 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 연습 세션 데이터는, 1206에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 연습 세션의 시간 및 날짜, 또는 1208에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 연습 세션의 지속기간을 포함한다. 다른 양태에서, 방법(1200)은, 1210에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 방법(1200)은, 1212에 나타낸 바와 같이, 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 동료 중 하나 이상에 보고하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 관련 양태에서, 보고 회로부를 사용하여 보고하는 단계는, 1214에 나타낸 바와 같이, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈에 제공하는 단계를 포함한다. 그러한 방법은, 1216에 나타낸 바와 같이, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계 및/또는 1218에 나타낸 바와 같이, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계를 포함할 수 있다. 추가의 양태에서, 방법(1200)은, 1220에 나타낸 바와 같이, 보상 모듈을 사용하여, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하는 단계를 포함한다.
도 13은 도 5와 관련하여 설명된 바와 같은 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품(1300)의 블록 다이어그램이다. 컴퓨터 프로그램 제품(1300)은 1304에 나타낸 바와 같이, 전기 제어 회로부의 제어 하에서, 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 신경 자극기를 통해 경피 신경 자극을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어; 전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 통해, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)를 포함한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는, 예를 들어, 기록가능 매체(1306)일 수 있다.
그에 부가하여, 컴퓨터 프로그램 제품(1300)은 도 6 내지 도 12에 개략적으로 기술된 방법 단계들의 다양한 양태들을 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는, 예컨대, 도 11에 설명된 바와 같은 방법을 구현하기 위해, 인터페이스 디바이스를 사용하여, 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 명령어; 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 전기 제어 회로부로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하기 위한 하나 이상의 명령어; 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 전기 제어 회로부에서 수신하기 위한 하나 이상의 명령어; 또는 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 피험자에게 제공하고 피험자로부터 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다. 다른 양태들에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는 도 12에 설명된 바와 같은 방법들을 구현하는 것에 관련된 명령어들을 담고 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는 연습 세션 스케줄을 생성하기 위한 하나 이상의 명령어; 연습 세션 스케줄을 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다. 다른 양태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는, 트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 활동을 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다. 일 양태에서, 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어는 적어도 하나의 연습 세션의 시간 및 날짜를 저장하기 위한 하나 이상의 명령어, 및/또는 적어도 하나의 연습 세션의 지속기간을 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함한다.
일 양태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다.
일 양태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는, 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 동료 중 하나 이상에 보고하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 보고 회로부를 사용하여 보고하기 위한 하나 이상의 명령어는 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈에 제공하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함한다. 그와 관련하여, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(1302)는, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하기 위한 하나 이상의 명령어, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하기 위한 하나 이상의 명령어, 또는 보상 모듈을 사용하여, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있을 수 있다.
도 14는 외상후 스트레스 장애(posttraumatic stress disorder)를 갖는 환자들을 재활시키기 위한 학습을 향상시키기 위한 시스템(1400)을 묘사하고 있다.
외상후 스트레스 장애(PTSD)는 하나 이상의 외상성 위협 사건에 대한 노출로부터 극심한 두려움, 무력감 또는 공포의 반응으로 발생한다. 증상들은: 인지 및 기분의 부정적 변화들(예컨대, 다른 사람들로부터의 무심함(detachment) 또는 소외감(estrangement), 부정적 감정들, 부정적 기대들), 및 각성 및 반응성의 변화들(예컨대, 과잉 경계(hyper-vigilance), 과장된 놀람 반응(exaggerated startle response), 수면 장애(sleep disturbances))을 포함할 수 있다. 가소성(plasticity)을 조절하고, 기분을 바꾸며, PTSD 환자들의 인지를 개선시키기 위한 재활 향상된 학습 시스템(rehabilitative enhanced learning system)은 인지 훈련, 시간 설정된(timed) 신경 자극, 및 인지 감지(cognition sensing)를 이용한다. 이 시스템은 이어피스(1402), 경피 신경 자극기(1404), 안전도(electrooculography)(EOG) 센서(1406), 전기 제어 회로부(1408), 및 비디오 디스플레이(1412) 및 비디오 게임 애플리케이션(1414)에 의해 제공되는 비디오 게임들을 갖는 개인 컴퓨팅 디바이스(1410)를 포함한다.
학습 시스템은 인지 훈련을 위한 비디오 게임들의 디스플레이와 관련하여 지시사항들, 피드백, 및 프롬프트들을 환자에게 제공하기 위해 개인 컴퓨팅 디바이스(1410)(예컨대, 태블릿 컴퓨터 또는 셀 폰)에 접속된 이어피스(1402)를 이용한다. 이어피스(1402) 및 비디오 디스플레이(1412)는 프롬프팅 시스템(1416)을 형성한다. 비디오 게임들은 관련 외상성 사건들(예컨대, 싸움, 사고들, 강도사건들 등)을 재현(reenact)하거나 재연(replay)하며, 포인트들을 적립(accrue)하고 게임을 완료하기 위해 긍정적 행동들로 게임에 반응하도록 환자를 프롬프팅한다. 시간 설정된 신경 자극이 전기 제어 회로부(1408)의 제어 하에서 비디오 게임 애플리케이션(1414)에 의해 생성된, 비디오 게임의 재생과 관련하여 인가된다. 예를 들어, 삼차 신경 복합체(trigeminal nerve complex)의 경피 자극(transdermal stimulation)은 이마, 상안와 영역(supraorbital region)(관자놀이들) 및 경부 영역(cervical region)에, 제각기, 부착된 전극들(1418, 1420, 및 1422)을 사용하여 달성된다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, http://dx.doi.Org/10.1101/043901에서 온라인으로 이용가능한 Boasso 등의 bioRxiv 견본 인쇄(preprint) 참조). 예를 들어, 5 내지 7 mA의 평균 진폭들을 생성하는 펄스 변조된(3 내지 11 kHz) 2상 전류를 사용한 자극이 캘리포니아주 로스 가토스 소재의 Thync Inc.로부터 입수가능한 삼차 신경을 목표로 하는 디바이스를 사용하여 투여될 수 있다. 학습 시스템을 사용한 인지 훈련은 비디오 게임들을 플레이하는 동안 환자에 의한 안구 움직임들을 기록하기 위해 안전도 센서(electrooculographic sensor)(1406)를 사용하여 모니터링된다. 예를 들어, 웨어러블 센서들은 단속적 안구운동(saccades), 깜박거림(blinks) 및 고정 응시(fixations)를 포함한, 눈의 움직임들에 대응하는 눈에 걸친 전위장(electric potential field)의 변화들을 기록할 수 있다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Bulling et al., IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 33, 741-753, 2011] 및 2015년 5월 7일자로 공개된 Jin 및 Laszlo의 미국 특허 출원 제2015/0126845호 참조). 시각적 과제 수행 동안의 EOG 기록들은 개인의 주의력(attention), 돌출도(saliency), 불안, 노력 및 피로에 관한 정보를 제공할 수 있다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Bulling et al., Ibid, and Song et al., International Journal Advanced Computer Science and Applications, 6, 138-142, 2015] 참조).
개인 컴퓨팅 디바이스(1410) 상에 부분적으로 구현되고 헤드밴드(1424) 내의/헤드밴드(1424)에 부착된 회로부 컴포넌트들에 부분적으로 구현되는, 전기 제어 회로부(1408)는 경피 신경 자극기(1404)를 사용하여 경피 신경 자극을 뇌 신경에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부(1426)(그의 부분들은 헤드밴드(1424) 상에 위치됨); 이어피스(1402) 및 개인 컴퓨팅 디바이스(1410)의 디스플레이(1412)에 의해 형성되는 프롬프팅 시스템에 의해 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부(1428); 및 적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수 및 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부(1430)를 포함한다.
피험자(예컨대, 전역 군인(military veteran))(1432)는 PTSD를 나타내고 시간 설정된 신경 자극 및 인지 훈련을 제공하는 향상된 학습 시스템(1400)을 사용하여 치료받는다. 피험자는 개인 컴퓨팅 디바이스(1410) 및 전극들(1418 및 1420)을 포함하는 헤드밴드(1424) 및 안전도 센서(1406)를 포함하는 향상된 학습 시스템(1400)을 위한 하드웨어를 제공받는다. 전극(1422)은 케이블(1434)에 의해 헤드밴드(1424)에 부착되며, 이는 전극(1422)이 이마로부터 얼마간 떨어져서 목 뒤쪽에 위치될 수 있게 해준다. 피험자(1432)는, 개인 컴퓨팅 디바이스(1410) 상에서 플레이되는 비디오 게임과 관련하여 전기 자극을 삼차 신경 복합체에 전달하기 위해, 이어피스(1402), 헤드밴드(1424)(전극들(1418 및 1420)을 포함함), 및 전극(1422)을 위치시키도록 훈련받는다. 비디오 게임 애플리케이션(1414)에 의해 생성된 비디오 게임은 군 복무 동안 겪은 외상 사건들을 환자에게 상기시키기 위해 선택되고, 학습 시스템(1400)은 포인트들을 획득하기 위해 게임 동안 긍정적 행동을 취하도록 환자를 프롬프팅한다. 학습 시스템(1400)은 게임 플레이 동안 주의력, 불안 및 피로를 모니터링하기 위해 프레임들에 EOG 센서들(1406)을 포함하는 안경(1436)을 또한 포함한다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 제2015/0126845호 참조). EOG 데이터에 기초하여, 타이밍 제어 회로부(1430)는 자극기 제어 회로부(1426)로 하여금 최적의 시간 및 지속기간으로 삼차 신경 복합체의 전기적 자극을 개시하게 할 수 있다. EOG 신호들은 신경 자극을 위한 상이한 파라미터들이 요구된다는 것을 또한 나타낼 수 있다. 예를 들어, 보다 낮은 주파수들(즉, 3 내지 11 kHz에 비해 0.5 내지 0.7 kHz)가 보다 효과적일 수 있다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Boasso et al., Ibid] 참조). EOG 신호들에 기초하여, 제어 회로부는 비디오 게이밍 및 신경 자극의 다른 세션이 필요함을 나타낼 수 있고, 프롬프터 제어 회로부(1428)는 비디오 게임을 반복하거나 다른 비디오 게임을 플레이하라고 환자에 지시한다. 대안적으로, EOG 신호들은 휴식이 요구됨을 나타낼 수 있고 프롬프터 제어 회로부(1428)는 환자에게 통보할 것이다. 전기 제어 회로부(1408)는 반응성, 주의력, 불안, 및 피로와 같은 인지 행동의 임의의 변화들을 검출하기 위해 비디오 게임에서의 EOG 데이터 및 수행을 분석한다. 학습 시스템(1400)을 사용하기 위한 스케줄 및 프로토콜은 인지의 임의의 변화들을 반영하도록 조정될 수 있고, 프롬프팅 시스템(1416)은, 프롬프터 제어 회로부(1428)의 제어 하에서, 프로토콜 및 스케줄을 변경하도록 환자를 프롬프팅한다.
도 14의 예에서, EOG 센서(1406)는 신경 활동을 검출하기 위한 신경 센서로서 사용된다. 다른 실시예들에서, 다른 유형의 신경 센서들, 예를 들어, EEG 센서가 환자 상태를 나타내는 신경 활동을 검출하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 신경 센서는 경피 신경 자극기와 함께 하우징된다. 다양한 실시예들에서, 경피 신경 자극기는 뇌 신경에 자극을 전달하기 위해 이마, 두피, 관자놀이, 얼굴, 또는 목에 착용된 TENS 유닛 또는 패치 전극을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 본 명세서에 참고로 포함되는, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호에 설명된 바와 같이, 이어버드 또는 다른 이어피스의 형태를 취하는 경피 신경 자극기는 귀의 외이도, 외이, 또는 다른 부분들에 자극들을 전달하기 위해 환자의 귀 상에 착용될 수 있다. 도 14에 개괄적으로 묘사된 시스템은 정신 과제, 인지 과제, 기억 또는 회상 과제의 학습을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 다양한 양태에서, 프롬프팅 시스템(1416)은 게임 플레이 동안 다양한 유형의 과제들의 양태들을 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 (예컨대, 비디오 게임 애플리케이션(1414)에 의해) 구성될 수 있다.
일부 양태들에서, 상이한 신경들에 액세스하기 위해 상이한 위치들에서 자극들을 전달하기 위해, 또는 양극 전극 구성(bipolar electrode configuration)을 제공하기 위해, 경피 신경 자극기는 적어도 피험자의 귀의 제1 영역(예컨대, 외이도) 내에 피팅하도록 적합화된 제1 부분 및 피험자의 귀의 제2 영역(예컨대, 외이) 내에 피팅하도록 적합화된 제2 부분을 포함한다. 일부 양태들에서, 이 시스템은 2개의 경피 신경 자극기를 포함하며, 하나는 피험자의 제1 귀 내에 또는 그 상에 피팅하도록 적합화되고, 다른 하나는 피험자의 제2 귀 내에 또는 그 상에 피팅하도록 적합화되어 있다. 비록 도 14에 묘사된 실시예가 피험자의 삼차 신경에 자극을 전달하도록 구성되어 있지만, 다른 실시예들에서, 경피 신경 자극기는, 예를 들어, 외이도 또는 외이를 통해, 다른 뇌 신경들(예컨대, 미주 신경 또는 설인 신경)을 자극하도록 구성될 수 있다.
도 15는 음악 및 댄스 동작들의 학습을 향상시키는 데 사용되는 댄스 훈련 시스템(1500)을 묘사하고 있다. 훈련 시스템(1500)은 안무 및 음악의 학습을 향상시키기 위해 신경 자극과 결합된 비디오 및 오디오 프롬프트들을 사용한다. 이 시스템은 댄서(1508)에게 음악 및 구두 큐들을 포함한 사운드 출력(1506)을 전달하는 스피커(1504)를 포함하는 이어피스(1502)를 포함한다. 이어피스(1502)는 뇌 신경에 대한 학습을 향상시키기 위한 신경 자극(1512)을 전달하기 위한 경피 신경 자극기(TNS)(1510)를 또한 포함한다. 시각적 프롬프트들(visual prompts) 및 다른 정보가 비디오 모니터(1514)를 통해 제공된다. 제어 회로부(1516)는 신경 자극 및 오디오 및 비디오 신호들을 조율(orchestrate)하고 코디네이트하는 데 사용된다. 비디오 모니터(1514)는 예시적인 댄스 동작들의 비디오 및 악보 및 타이밍 큐들의 시각적 표현을 디스플레이한다. 시스템(1500)은 댄서의 수행을 모니터링하고, 제어 회로부(1516)에 통보하며, 피드백을 비디오 모니터(1514) 및 이어피스(1502)를 통해 댄서(1508)에게 제공하기 위해, 동작 센서들(movement sensors)(예컨대, 가속도계들(1520), 근전도 센서들(1522)) 및 비디오 카메라(1524)를 포함한다.
이어피스(1502)는 스피커(1504), TNS(1510), 제어 회로부(1516), 및 개인 컴퓨팅 디바이스(1538) 및 비디오 모니터(1514)와의 무선 접속을 위한 트랜시버들(1530)을 포함한다. 고충실도 스피커(high fidelity speaker)(1504) 및 (예컨대, 블루투스 또는 다른 RF 트랜시버일 수 있는, 트랜시버(1530)를 통한) 무선 접속성을 갖는 이어피스(1502)는 미주 신경의 이개 분지의 전기 자극을 제공하기 위해 TNS(1510)와 통합된다. 예를 들어, 귀 상에 착용되고 미주 신경을 자극하는 경피 자극기는 독일 에를랑겐(Erlangen) 소재의 Cerbomed으로부터 입수가능하다. 훈련 시스템 이어피스(1502)는 댄서에 의해 착용된 동작 센서들(1520 및 1522)로부터 그리고 비디오 카메라(1524)로부터 입력을 수신하기 위한 회로부(예컨대, 트랜시버(1530))를 포함한다. 이어피스(1502)의 마이크로프로세서(1536) 및 제어 회로부(1516)는 동작 데이터(movement data)를 프로세싱하고 댄서 수행을 평가하며 신경 자극의 타이밍, 지속기간, 및 전기 파라미터들을 제어한다. 또한, 음악 및 안무를 학습하기 위한 훈련 세션들의 개수 및 지속기간은 제어 회로부(1516)에 의해 추천된다. 개인 컴퓨팅 디바이스(1538), 예컨대, 랩톱은 운동 스킬 및 연관된 음악의 신경 가소성(neuronal plasticity) 및 향상된 학습을 증진시키기 위해 신경 자극과 협조하여(coordinately) 플레이되는 예시적인 댄스 비디오들, 연관된 음악 및 악보들(music scores)을 저장한다.
댄서(1508)는 뮤지컬에서의 자신의 배역을 학습하기 위해 댄스 훈련 시스템(1500)을 사용한다. 댄서(1508)는 이어피스(1502), 랩톱(1538) 및 비디오 모니터(1514)를 활성화시키고, 자신이 수행할 댄스에 대한 예시적인 비디오 및 음악을 검토하기 위해 이어피스(1502)로부터의 지시사항들 및 비디오 모니터(1514) 상의 온스크린 지시사항들을 따른다. 온스크린 상의 예제 수행 이후에, 댄서(1508)는 댄스 동작들에 대한 타이밍 큐들을 포함하는 음악 오디오 및 온스크린 비디오에 따라 댄스를 수행하도록 프롬프팅된다. 제어 회로부(1516)의 제어 하의 자극기 구동기(1540)는 댄서의 수행과 일치하도록 시간 설정된 신경 자극을 제공한다. 예를 들어, 30 Hz의 0.8 mA, 100 μsec 펄스들을 사용한 미주 신경 자극은 운동 스킬 훈련을 향상시키는 데 사용될 수 있다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Dawson et al., Stroke 47, 143-150, 2016] 참조). 귀에 장착된 디바이스로부터의 경피 미주 신경 자극은 25 Hz의 200 내지 300 μsec의 펄스 폭으로 전달되는, 0.5 mA의 자극 강도 및 30초마다 온 기간과 오프 기간 사이에서 교호되는 자극을 사용하여 행해질 수 있다. 예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Sellaro et al., Journal of Cognitive Neuroscience 27, 2126-2132, 2015] 참조. 제어 회로부(1516)는 신경 자극의 타이밍 및 지속기간은 물론 주파수, 전류 및 펄스 길이를 제어한다.
훈련 시스템은 동작 센서들(1520 및 1522) 및 비디오 카메라(1524)(비디오 카메라(1524)는, 도 15에 묘사된 바와 같은, 별개의 카메라일 수 있거나, 랩톱(1538)에 통합될 수 있음)를 사용하여 댄서의 수행을 모니터링한다. 근육 활성화를 모니터링하기 위해 근전도(EMG) 센서들(1522)이 다리들에 부착되는 반면, 사지 및 몸통의 동작 및 위치를 모니터링하기 위해 손목들, 허리 및 발목들에 가속도계들(1520)이 부착된다. EMG 데이터는 트랜시버들(1530)을 통해 제어 회로부(1516)로 무선으로 전송되고, 댄스 동안 타이밍 및 동작을 평가하기 위해 프로세싱된다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Buchanan et al., J. Applied Biomechanics 20: 367-395, 2004] 참조). 비디오 카메라(1524)로부터의 댄서의 수행의 비디오 데이터는 프로세싱되고 시스템 회로부에 의해 예시적인 수행과 비교된다. 댄서의 수행이 평가되고 제안된 개선들 및 부가 훈련 세션들이 추천된다. 제어 회로부(1516)는 댄서의 수행 평가에 응답하여 신경 자극 파라미터들(예컨대, 지속기간, 전류, 타이밍)을 또한 수정할 수 있다. 마지막으로, 개선된 수행은 (이어피스(1502) 및 비디오 모니터(1514)를 통해) 훈련 시스템으로부터의 오디오 칭찬(audio kudos) 및 긍정적 보강(positive reinforcement)으로 보상된다.
앞서 설명된 바와 같이, 이어피스(1502)는 사운드 출력(1506)을 댄서의 귀에 전달하기 위한 스피커(1504)를 포함한다. 사운드 출력(1506)은 제어 회로부(1516)의 컴포넌트인 오디오 신호 소스(1544)에 의해 생성된 오디오 신호(1542)에 응답하여 스피커(1504)에 의해 발생된다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 오디오 신호 소스(1544)에 의해 발생된 오디오 신호(1542)는 트랜시버(1530)에 의해, 무선 오디오 신호(1546)로서, 스피커들(1548 및 1550)로 전송된다. 도 15에서, 스피커들(1548 및 1550)은 비디오 모니터(1514)와 연관되는 것으로 묘사되어 있지만, 이들이 그 대신에 개별적으로 하우징될 수 있다. 일반적으로, 유선 또는 무선 접속 중 어느 하나를 통해 오디오 신호 소스(1544)에 접속된 임의의 사운드 소스는 오디오 신호(1542)에 응답하여 사운드 출력을 생성하는 데 사용될 수 있다.
마이크로프로세서(1536)는, 제어 회로부(1516)와 관련하여, 사운드 출력(1506) 및 신경 자극(1512)의 전달의 타이밍을 제어하기 위해 오디오 신호 소스(1544) 및 자극기 구동기(1540)를 제어하도록 구성된 제어기로서 기능한다. 예를 들어, 제어기는 사운드 출력의 전달 이후에 학습 향상 자극을 전달하기 위해, 학습 향상 자극의 전달 이후에 사운드 출력을 전달하기 위해, 학습 향상 자극의 전달과 시간상 적어도 부분적으로 오버랩하게 사운드 출력을 전달하기 위해 오디오 신호 소스(1544) 및 자극기 구동기(1540)를 제어하도록 (예컨대, 개인 컴퓨팅 디바이스(1538)의 사용자 입력을 통해) 구성될 수 있다.
경피 신경 자극기(1510)에 동작가능하게 접속되고 적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 의한 학습 향상 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극 제어 신호(1548)를 발생시키도록 구성된 자극기 구동기(1540); 및 오디오 신호 소스(스피커(1504)) 및 자극기 구동기(1540)에 동작가능하게 접속되고 오디오 신호 소스(1544)에 의한 오디오 신호(1542)의 발생 및 자극기 구동기(1540)에 의한 자극 제어 신호(1548)의 발생 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어기(마이크로프로세서(1536), 제어 회로부(1516)).
비디오 모니터(1514)는 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 피험자에게 제공하도록 적합화되어 있다. 사운드 패턴은, 예를 들어, 댄서(1508)에 의해 학습되는 댄스에 대한 음악 반주일 수 있다. 디스플레이 제어기(1552)는 무선 비디오 신호(1556)로서 비디오 모니터(1514)로 전송되는 디스플레이 제어 신호(1554)를 발생시키는 것에 의해, 디스플레이를 통한 시각적 프롬프트의 제시를 제어하도록 구성된다. 도 15의 실시예에서, 사운드 패턴에 대응하는 댄스 안무의 시각적 표현이 묘사되어 있다(예컨대, 댄스의 수행의 비디오). 비디오 모니터(1514) 상에 제시되는 안무는 하나 또는 다수의 댄서에 대한 배역들을 나타낼 수 있다. 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트의 다양한 조합들이 가능하다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 대응하는 대사(dialog) 또는 노래 가사가 또한 (예컨대, 뮤지컬 연극 제작에 사용하기 위한) 안무와 함께 스크린 상에 제시될 수 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 디스플레이 제어기(1552)는 사운드 패턴의 표현을 포함하는 악보, 사운드 패턴을 표현하는 텍스트를 포함하는 스크립트를 비디오 모니터(1514)를 통해 제시하는 것을 제어하도록 구성된다. 도 15에 묘사된 디스플레이는 대형 스크린 디스플레이이지만, 다른 경우들에서, 디스플레이는 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 텔레비전, 또는 웨어러블 디바이스의 스크린일 수 있다. 다양한 양태들에서, 본 명세서에서 사용되는 디스플레이들은 (예컨대, 스크린 또는 다른 표면 상에 이미지를 투영하기 위해 프로젝터를 사용함으로써 형성되는) 프로젝션 디스플레이들 또는 플렉서블 디스플레이들(flexible displays)을 또한 포함할 수 있다.
도 16은 피험자(1602)에 의한 사운드 패턴들의 학습을 향상시키는 데 사용되는 훈련 시스템(1600)의 일 실시예를 묘사하고 있다. 도 16의 예에서, 시스템(1600)은 피험자(1602)가 언어 어휘를 학습하는 데 도움을 주기 위해 사용되지만, 이 시스템은, 아래에서 보다 상세히 설명될 것인 바와 같이, 다른 사운드 패턴들을 학습하는 데도 사용될 수 있다. 시스템(1600)은 피험자(1602)의 귀(1612)에 전달하기 위한 사운드 출력(1610)의 사운드 소스(1608)에 의한 생성을 구동하기 위한 오디오 신호(1606)를 발생시키도록 적합화된 오디오 신호 소스(1604)를 포함한다. 사운드 출력(1610)은 피험자(1602)에 의해 학습될 사운드 패턴에 대응한다. 시스템(1600)은, 이어피스(1620)와 연관된 적어도 하나의 뇌 신경 자극기(1622)를 갖는, 피험자(1602)의 귀(1612)에 의해 휴대되도록 적합화된 적어도 하나의 이어피스(1620)를 포함한다. 사운드 소스(1608)는 이어피스(1620)에 휴대되거나 이어피스(1620)와 연관된 소형 스피커이다. 뇌 신경 자극기(1622)는 사운드 패턴과 관련하여 학습 향상 자극(1624)을 피험자(1602)의 뇌 신경에 전달하도록 적합화되어 있다. 학습 향상 자극(1624)은 피험자(1602)에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 향상시키도록 적합화되어 있다. 자극기 구동기(1626)는 경피 신경 자극기(1622)에 동작가능하게 접속되고 뇌 신경 자극기(1622)에 의한 학습 향상 자극(1624)의 전달을 구동하도록 적합화된 자극 제어 신호(1628)를 발생시키도록 구성되어 있다. 시스템(1600)은 오디오 신호 소스(1604) 및 자극기 구동기(1626)에 동작가능하게 접속되고 오디오 신호 소스(1604)에 의한 오디오 신호(1606)의 발생 및 자극기 구동기(1626)에 의한 자극 제어 신호(1628)의 발생을 제어하도록 구성된 제어기(1630)를 또한 포함한다.
이어피스(1620)는, 예를 들어, 본 명세서에 참고로 포함되는, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호에 설명된 바와 같이, 피험자의 뇌 신경을 자극하도록 구성된 신경 자극기를 갖는 헤드셋으로서 구성된다. 제어기(1630), 오디오 신호 소스(1604), 및 자극기 구동기(1626)는, 여기서 테이블 컴퓨터로서 묘사된, 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)의 컴포넌트들이다. 그렇지만, 비록 도 16이 테이블 컴퓨터와 관련하여 구현된 시스템(1600)을 묘사하지만, 다른 실시예들에서, 일부 또는 모든 시스템 컴포넌트들(예컨대, 오디오 신호 소스, 자극기 구동기, 및 제어기)는, 스마트 폰, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 텔레비전, 또는 웨어러블 디바이스와 같은, 다른 디바이스들 상에 구현될 수 있다 시스템(1600)은 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)의 디스플레이(1634)를 통해 그리고 사운드 소스(1608)(또는 대안적으로 또는 그에 부가하여, 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)에 내장되거나 그와 연관된 사운드 소스)를 통해 프롬프트들, 피드백, 및 다른 통신을 피험자(1602)에 전달한다.
이어피스(1620)는 도 16에서 유선 접속(케이블(1636))을 통해 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)에 접속되는 것으로 묘사되어 있지만, 대안적으로 무선 링크를 통해, 예컨대, 블루투스 접속을 통해 접속될 수 있다.
시스템(1600)은 피험자의 주의성을 나타내는 안구 움직임 파라미터들을 감지하는 데 사용되는, 제어기(1630)에 동작가능하게 접속된 아이 트래킹 센서(개인 컴퓨팅 디바이스(1632)에 내장된 카메라로 구현됨)인 주의력 센서(1638)를 또한 포함한다.
(도 3과 관련하여 개괄적으로 설명된 바와 같은) 주의력 트래킹 모듈(1640)은 주의력 센서(1638)에 동작가능하게 접속되고, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 피험자의 주의성을 검출하도록 적합화되어 있다. 주의력 트래킹 모듈은 피험자가 주의하지 않으면 통지를 발생시키도록 적합화되어 있다. 통지는 이어피스(1620)를 통해 전달되는 오디오 경보 톤을 포함한다.
앞서 언급된 바와 같이, 프롬프트들, 피드백, 및 다른 통신은 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)의 디스플레이(1634)를 통해 그리고 사운드 소스(1608)(또는 대안적으로 또는 그에 부가하여, 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)에 내장되거나 그와 연관된 사운드 소스)를 통해 피험자(1602)에 전달된다. 사운드 패턴에 대응하고 디스플레이(1634)를 통해 전달되는 시각적 프롬프트들은, 예를 들어, 사운드 패턴을 표현하는 텍스트를 포함하는 스크립트를 포함할 수 있다. 도 16의 예에서, 텍스트 프롬프트(1642)는 어휘 단어들의 리스트를 포함한다. 다양한 양태들에서, 스크립트는 음성(speech), 시, 대본 대사(scripted dialog), 각본 스크립트(dramatic script), 하나 이상의 철자법 단어(spelling words), 하나 이상의 어휘 단어, 하나 이상의 구, 문장, 또는 단락을 포함한다. 스크립트는 하나 또는 다수의 화자(speakers)를 위한 것일 수 있다.
오디오 프롬프트는 사운드 출력(1610)으로서 제공된다(도 16의 예에서, 단어들 "uno, dos, tres"의 오디오 프롬프트).
주의력 센서(1638)는 감지 시스템의 컴포넌트를 형성하는 반면, 사운드 소스(1608) 및 디스플레이(1634)는, 도 2 및 도 3과 관련하여 설명된 바와 같이, 프롬프팅 시스템의 컴포넌트들을 형성한다. 시스템(1600)은, 도 2, 도 3 및 도 4와 관련하여 묘사되고 설명된 바와 같지만, 도 16과 관련하여 상세히 설명되지 않은, 다양한 다른 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 시스템(1600)은 도 3과 관련하여 설명된 바와 같은 보고 회로부, 보상 모듈을 포함할 수 있다.
앞서 언급된 오디오 경보에 부가하여, 시스템(1600)은, 구두 통지, 가시적 통지, 촉각적 통지, 또는 데이터 저장 위치에 저장되거나 적어도 하나의 부가 위치로 전송될 수 있는 전자 통지와 같은, 부가 또는 대체 통지들을 전달하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 부가 위치로 전송되는 통지는 피험자가 참여하고 있는 특정의 학습 또는 훈련 프로그램에 적절한 경우 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 다른 당사자들에 전달되는 통지를 포함할 수 있다. 시스템(1600) 내의 통신 회로부(1646)(예컨대, 개인 컴퓨팅 디바이스(1632)의 컴포넌트)는 제어기(1630)와 컴퓨팅 또는 통신 네트워크(1648) 사이의 통신, 따라서 하나 이상의 원격 시스템(1650)에 대한 통신을 제공하도록 적합화되어 있다.
시스템(1600)은 제어기(1630)에 동작가능하게 접속되고 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴을 감지하도록 적합화된 사운드 센서(1652)(예컨대, 마이크로폰)를 포함한다. 예를 들어, 디스플레이(1634) 상의 텍스트 프롬프트(1642) 또는 사운드 소스(1608)을 통해 전달된 오디오 프롬프트를 포함하는 사운드 출력(1610) 중 하나 이상을 본 후에, 피험자(1602)는 어휘 단어들을 말하는 것을 연습한다. 수행 평가 모듈(1654)은 피험자에 의해 생성된 감지된 사운드 패턴에 기초하여 피험자에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 평가하도록 적합화되어 있다. 일 양태에서, 수행 평가 모듈(1654)은 학습을 평가하기 위해 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴(예컨대, 음성)의 다양한 양태들을 평가하는 데 사용될 수 있는 음성 분석기(speech analyzer)를 포함한다. 일반적으로, 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴은 사운드 패턴의 파라미터를 목표 파라미터와 비교함으로써 평가될 수 있다. 파라미터들은 오디오 파형, 리듬, 템포, 피치, 억양(intonation), 강세(emphasis), 및 발음을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 일부 양태들에서, 평가 모듈은 단어들을 식별하고 단어 의미 및 어법을 평가하기 위해 음성 인식을 수행한다. 외국어를 학습하는 데 있어서는, 적절한 발음이 관심 대상이다. 피험자가 단어의 철자법을 학습하는 경우에, 피험자는 단어를 반복하고 후속하여 단어의 철자를 이루는 문자들을 암송할 수 있다. 피험자가 어휘 단어들의 의미를 학습하고 있는 경우에, 피험자는 단어의 정의를 포함하는 구를 반복할 수 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 수행 평가 모듈(1654)은 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 단어를 결정하고 이를 목표 단어와 비교하도록 적합화되어 있다. 다른 양태들에서, 결정된 단어 의미, 문법, 어순(word order), 또는 자순(letter order)과 각자의 목표 간의 비교들이 이루어진다. 수행 평가 모듈(1654)은 피험자에 의한 가청 과제의 수행에 적어도 하나의 수행 등급(performance rating)을 부여하기 위해 수행 등급 시스템을 이용한다.
시스템(1600)은 적어도 하나의 수행 등급에 기초하여 피드백을 피험자에게 제공하도록 적합화된 피드백 시스템을 또한 포함한다(피드백이 목표와의 퍼센트 매치(percent match)를 나타내는 수치 점수, 개괄적("잘했음" 또는 "개선 필요")이거나 구체적("발음이 'aye'가 아니라 'ah'임")일 수 있는 구두 평가의 형태로 제공될 수 있으며, 이는, 도 2 및 도 3과 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 피드백을 피험자(1602)에 전달하기 위해 사운드 소스(1608) 및 디스플레이(1634)를 이용함). 시스템(1600)은, 도 3과 관련하여 앞서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 수행 등급에 기초하여 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 동료 중 하나 이상에 보고를 제공하는, 보고 회로부를 포함한다.
도 17은, 예를 들어, 도 15 및 도 16에 묘사된 바와 같은 시스템들을 사용하여 수행될 수 있는, 사운드 패턴에 대응하는 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키기 위한 방법(1700)의 흐름 다이어그램이다. 방법(1700)은, 1702에서, 제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키는 단계 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 피험자에 의해 학습될 과제는 사운드 패턴에 대응함 -; 1704에서, 제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 피험자의 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키는 단계 - 신경 자극은 피험자에 의한 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -; 1706에서, 자극기 구동기에 응답하여 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용하여 신경 자극을 전달하는 단계; 1708에서, 오디오 신호에 응답하여 이어피스를 통해 피험자의 귀에 사운드 출력을 전달하는 단계; 및 1710에서, 제어기를 사용하여, 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 자극 제어 신호에 응답한 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트하는 단계를 포함한다.
도 18 내지 도 23은 도 17에 도시된 방법(1700)에 관련된 추가의 양태들을 묘사하고 있으며, 단계들(1702 내지 1710)은 도 17과 관련하여 논의된 바와 같다. 도 18은 사운드 출력에 관련된 방법 양태들을 예시하고 있다. 일 양태에서, 방법(1800)은, 1802에 나타낸 바와 같이, 신경 자극의 전달보다 앞서 사운드 패턴에 대응하는 사운드 출력을 전달하기 위해 제어기를 사용하여 오디오 신호 소스 및 자극기 구동기를 제어하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 방법(1800)은, 1804에 나타낸 바와 같이, 신경 자극의 전달에 후속하여 사운드 패턴에 대응하는 사운드 출력을 전달하기 위해 제어기를 사용하여 오디오 신호 소스 및 자극기 구동기를 제어하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 방법(1800)은, 1806에 나타낸 바와 같이, 신경 자극의 전달과 시간상 적어도 부분적으로 오버랩하게 사운드 패턴에 대응하는 사운드 출력을 전달하기 위해 제어기를 사용하여 오디오 신호 소스 및 자극기 구동기를 제어하는 단계를 포함한다.
다양한 양태들에서, 사운드 패턴에 대응하는 사운드 출력은, 1808에 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴, 또는, 1810에 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴에 대한 음악 반주(예를 들어, 사운드 패턴이 보컬리스트에 대한 음악 파트(musical part)인 경우에, 또는 악기 독주자의 경우)를 포함한다. 피험자가 자신의 파트를 암기했는지를 테스트하기 위해, 피험자의 파트가 프롬프트로부터 생략될 수 있고, 다른 사람들에 의해 연주되는 파트들만이 제시될 수 있다. 예를 들어, 1812에 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴은 스크립트에 표현된 음성의 일 부분이며, 사운드 패턴에 대응하는 사운드 출력은 사운드 패턴을 포함하지 않는 스크립트의 적어도 하나의 부분을 포함한다. 이와 유사하게, 다른 예로서, 1814에 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴은 악보에 표현된 음악의 일 부분이며, 사운드 패턴에 대응하는 사운드 출력은 사운드 패턴을 포함하지 않는 악보의 적어도 하나의 부분을 포함한다.
도 19는, 1902에서 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 디스플레이를 통해, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 피험자에 제시하는 단계를 포함하는, 방법(1900)의 흐름 다이어그램이다. 일 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 1904에서 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴의 표현을 포함하는 악보를 제시하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 악보(score)는, 제한 없이, 보컬 또는 악기 악보, 및/또는 개인, 앙상블(ensemble), 또는 독주자와 반주에 대한 악보일 수 있다.
일 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 1906에서 나타낸 바와 같이, 디스플레이를 통해 사운드 패턴을 표현하는 텍스트를 포함하는 스크립트를 제시하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 스크립트는 음성, 시, 대본 대사, 각본 스크립트, 하나 이상의 문자, 하나 이상의 단어, 하나 이상의 철자법 단어, 하나 이상의 어휘 단어, 하나 이상의 구, 문장, 또는 단락을 포함한다. 스크립트는 학습되거나 암기될 임의의 텍스트, 예컨대, 외국어 어휘; 숫자들, 방정식들, 수학 상수, 또는 수학적 구조들(mathematical constructs); 사실들, 정리들(theorems), 이론들, 따름 정리들(corollaries); 및 숫자들, 문자, 및/또는 단어들의 조합들(잠금 조합들(lock combinations), 패스워드들 등을 포함함)을 포함할 수 있다. 스크립트는 하나 또는 다수의 화자를 위한 것일 수 있다. 스크립트가 피험자에 의해 학습되는 부분, 및 하나 이상의 다른 사람에 의해 말해지는 부분들 중 하나 또는 둘 다를 포함할 수 있음이 인식될 것이다. 피험자가 자신의 파트를 암기했는지를 테스트하기 위해, 피험자의 파트가 프롬프트로부터 생략될 수 있고, 다른 사람들에 의해 말해지는 파트들만이 제시될 수 있다.
또 다른 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 1908에서 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴에 대응하는 안무의 시각적 표현을 디스플레이를 통해 제시하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 도 15에 묘사된 바와 같이, 1910에 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴에 대응하는 안무 동작들(choreographed movements)의 비디오 수행(video performance)을 디스플레이를 통해 제시하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 1912에 나타낸 바와 같이, (예를 들어, 본 명세서에 앞서 설명된 바와 같은 다양한 수단에 의해) 사운드 패턴의 표현을 포함하는 텍스트 또는 악보를 제시하는 단계를 포함하고, 이 방법은 제어기의 제어 하의 디스플레이를 통해, 텍스트 또는 악보 내에 목표 시간 위치의 가시적 지시(visible indication)를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 도 25는 악보 내에 지시된 목표 시간 위치의 가시적 지시의 일 예를 도시하고 있다.
또 다른 양태에서, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 1914에서 나타낸 바와 같이, 사운드 패턴의 표현을 포함하는 텍스트 또는 악보를 제시하는 단계를 포함하고, 이 방법은, 제어기에 동작가능하게 접속된 적어도 하나의 사운드 센서를 사용하여, 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴에 대응하는 사운드 패턴을 감지하는 단계; 사운드 패턴으로부터 사운드 패턴에서의 현재 시간 위치를, 실시간으로, 결정하는 단계; 및 제어기의 제어 하의 디스플레이를 통해, 텍스트 또는 악보 내에 사운드 패턴에서의 현재 시간 위치의 가시적 지시를 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 양태에서, 시각적 프롬프트를 제시하는 단계는, 1916에 나타낸 바와 같이, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 텔레비전, 또는 웨어러블 디바이스의 스크린을 통해 시각적 프롬프트를 제시하는 단계를 포함한다.
도 20은 1706에서 자극기 구동기에 응답하여 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용하여 신경 자극을 전달하는 단계에 관련된 다양한 양태들을 예시하는 방법(2000)을 묘사하고 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는, 2002에 나타낸 바와 같이, 기계 자극기; 또는, 2004에 나타낸 바와 같이, 전기 자극기이다. 다른 양태들에서, 신경 자극을 전달하는 단계는, 2006에 나타낸 바와 같이, 자기 자극; 2008에 나타낸 바와 같이, 전자기 자극; 2010에 나타낸 바와 같이, 열 자극; 2012에 나타낸 바와 같이, 음향 자극; 또는 2014에 나타낸 바와 같이, 초음파 자극을 전달하는 단계를 포함한다. 다양한 양태들에서, 신경 자극을 전달하는 단계는, 신경 자극을, 2016에 나타낸 바와 같이, 피험자의 미주 신경에; 또는, 2018에 나타낸 바와 같이, 피험자의 설인 신경에 전달하는 단계를 포함한다. 다른 양태들에서, 신경 자극을 전달하는 단계는, 신경 자극을 경피적으로, 2020에 나타낸 바와 같이, 피험자의 외이도를 통해; 2022에 나타낸 바와 같이, 피험자의 외이를 통해; 또는, 2024에 나타낸 바와 같이, 피험자의 귓바퀴를 통해 전달하는 단계를 포함한다.
도 21은, 2102에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 주의력 센서를 사용하여 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계를 포함하는 방법(2100)을 묘사하고 있다. 다양한 양태들에서, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계는, 2104에서, EEG; 2106에서, 안구 움직임; 2108에서, EMG; 2110에 나타낸 바와 같이, 모션; 2112에 나타낸 바와 같이, 힘; 또는, 2114에서 나타낸 바와 같이, 가속도를 감지하는 단계를 포함한다.
다양한 양태들에서, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계는, 2116에서, 웨어러블 센서 또는, 2118에서, 원격 센서를 사용하여 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계는, 2120에 나타낸 바와 같이, 카메라를 사용하여 적어도 하나의 이미지를 감지하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계는, 2122에 나타낸 바와 같이, 스마트 폰의 전면 카메라(user-facing camera)를 사용하여 적어도 하나의 이미지를 감지하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 방법(2100)은, 2124에 나타낸 바와 같이, 주의력 센서에 동작가능하게 접속된 주의력 트래킹 모듈을 사용하여, 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 피험자가 주의를 기울이고 있는지를 트래킹하는 단계를 포함한다. 그와 관련하여, 방법(2100)은, 2126에 나타낸 바와 같이, 피험자가 주의를 기울이고 있지 않으면 통지 시스템을 사용하여 통지를 전달하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 2128에 나타낸 바와 같이, 통지를 전달하는 단계는 오디오 경보 톤, 구두 통지, 가시적 통지, 촉각적 통지, 또는 데이터 저장 위치에 저장되는 전자 통지 또는 적어도 하나의 부가 위치로 전송되는 전자 통지 중 하나 이상을 전달하는 단계를 포함한다.
도 22는 통지들의 전달은 물론, 보고들 및 다른 통신을 제공하는 것에 관련된 다른 양태들을 예시하는 방법(2200)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 방법(2200)은, 2202에 나타낸 바와 같이, 피험자 및 적어도 하나의 부가 당사자 중 적어도 하나에 통지를 전달하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 2204에 나타낸 바와 같이, 통지를 전달하는 단계는 오디오 경보 톤, 구두 통지, 가시적 통지, 촉각적 통지, 또는 데이터 저장 위치에 저장되는 전자 통지 또는 적어도 하나의 부가 위치로 전송되는 전자 통지 중 적어도 하나를 발생시키는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 방법(2200)은, 2206에서 나타낸 바와 같이, 제어기와 컴퓨팅 또는 통신 네트워크 사이에서 정보를 전달하는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 방법(2200)은, 2208에 나타낸 바와 같이, 보고 회로부를 사용하여, 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 동료 중 하나 이상에 보고를 제공하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 이것은, 2210에 나타낸 바와 같이, 보상 모듈을 사용하여 보상을 피험자에 전달하는 단계를 포함한다. 다양한 양태들에서, 2212에 나타낸 바와 같이, 보상을 피험자에 전달하는 단계는 피험자의 주의력, 피험자의 수행, 및 피험자에 의한 사용량 중 적어도 하나에 기초하여 보상을 전달하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 2214에 나타낸 바와 같이, 보상을 피험자에 전달하는 단계는 보상 포인트들을 피험자와 연관된 계정에 입금하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 보상 포인트들은 금전, 물리적 보상 아이템, 게임 플레이, 게임들 등급(games status), 또는 다른 실제 또는 가상 보상들로 상환가능할 수 있다. 다른 양태에서, 2216에 나타낸 바와 같이, 보상을 피험자에 전달하는 단계는 긍정적 피드백을 사용자 인터페이스를 통해 피험자에 전달하는 단계를 포함한다.
도 23은, 2302에서, 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴을 적어도 하나의 사운드 센서를 사용하여 감지하는 단계를 포함하는, 방법(2300)을 묘사하고 있다. 그와 관련하여, 방법(2300)은, 2304에 나타낸 바와 같이, 피험자에 의해 생성된 감지된 사운드 패턴에 기초하여 수행 평가 모듈을 사용하여 피험자에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 평가하는 단계를 포함한다. 다양한 양태들에서, 피험자에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 평가하는 단계는, 2306에서, 감지된 사운드 패턴을 음성 분석기를 사용하여 분석하는 단계; 2308에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 오디오 파형을 결정하고 이를 목표 오디오 파형과 비교하는 단계; 2310에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 리듬을 결정하고 이를 목표 리듬과 비교하는 단계; 2312에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 템포를 결정하고 이를 목표 템포와 비교하는 단계; 2314에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 피치를 결정하고 이를 목표 피치와 비교하는 단계; 2316에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 억양을 결정하고 이를 목표 억양과 비교하는 단계; 2318에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 강세를 결정하고 이를 목표 강세와 비교하는 단계; 2320에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 발음을 결정하고 이를 목표 발음과 비교하는 단계; 2322에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 단어를 결정하고 이를 목표 단어와 비교하는 단계; 2324에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 단어 의미를 결정하고 이를 목표 단어 의미와 비교하는 단계; 2326에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 문법을 결정하고 이를 목표 문법과 비교하는 단계; 2328에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 어순을 결정하고 이를 목표 어순과 비교하는 단계; 또는 2330에서, 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 자순(letter order)을 결정하고 그것을 목표 자순과 비교하는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 방법(2300)은, 2332에서, 수행 평가 모듈의 출력에 기초하여 적어도 하나의 수행 등급을 부여하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 방법(2300)은, 2334에 나타낸 바와 같이, 피드백 시스템을 사용하여, 적어도 하나의 수행 등급에 기초하여 피험자 및 다른 당사자 중 적어도 하나에 피드백을 전달하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 방법(2300)은, 2336에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 수행 등급에 적어도 부분적으로 기초하여 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 방법(2300)은, 2338에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 수행 등급에 적어도 부분적으로 기초하여 피험자에 의한 학습을 차단하는 자극을 전달하는 단계를 포함한다.
도 24는 도 17와 관련하여 설명된 바와 같은 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품(2400)을 묘사하고 있다. 컴퓨터 프로그램 제품(2400)은 2404에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 피험자에 의해 학습될 과제는 사운드 패턴에 대응함 -; 제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 피험자의 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 신경 자극은 피험자에 의한 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -; 및 제어기를 사용하여, 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 자극 제어 신호에 응답한 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(2402)를 포함한다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(2402)는, 예를 들어, 기록가능 매체(2406)일 수 있다.
컴퓨터 프로그램 제품(2400)은 도 18 내지 도 23에 개략적으로 기술된 방법 단계들의 다양한 양태들을 수행하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(2402)는, 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트를 제시하기 위한 하나 이상의 명령어 - 시각적 프롬프트는 사운드 패턴의 표현을 포함하는 텍스트 또는 악보를 포함함 -; 제어기에 동작가능하게 접속된 적어도 하나의 사운드 센서를 사용하여, 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴에 대응하는 사운드 패턴을 감지하기 위한 하나 이상의 명령어; 사운드 패턴으로부터 사운드 패턴에서의 현재 시간 위치를, 실시간으로, 결정하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 제어기의 제어 하의 디스플레이를 통해, 텍스트 또는 악보 내에 사운드 패턴에서의 현재 시간 위치의 가시적 지시를 제공하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함하는, 도 18에 도시된 바와 같은 방법 양태들에 관련된 명령어들을 담고 있다.
도 25는 피험자(2502)에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키는 데 사용되는 학습 시스템(2500)을 묘사하고 있다. 도 25의 예에서, 피험자(2502)는 음악 피스(musical piece)를 학습하고 자신의 보컬 연주(vocal performance)를 개선시키기 위해 학습 시스템(2500)을 사용하는 가수이다. 학습 시스템(2500)은 훈련 세션들 동안 사운드 출력(2506) 및 신경 자극(2508)을 피험자(2502)에 전달하는 이어버드 디바이스(2504)를 포함한다. 이 시스템은 비디오 디스플레이(2512), 마이크로폰(2514), 프로세서(2516), 메모리(2518) 및 가수에 대한 시청각적 지시사항, 프롬프팅, 신경 자극, 수행 평가 및 피드백을 코디네이트하기 위한 소프트웨어(2520)를 갖는 개인 컴퓨팅 디바이스(2510)를 포함한다.
학습 시스템(2500)은 이어버드 디바이스(2504) 내에 위치된 신경 자극기(2522)를 포함한다. 신경 자극기(2522)는 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극(2508)을 전달하는 데 사용된다. 학습 시스템(2500)은 신경 자극기(2522)에 의한 신경 자극(2508)의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기(2524)를 포함한다. 그에 부가하여, 학습 시스템(2500)은 사운드 출력(2506)을 피험자에게 제공하도록 적합화되어 있는 사운드 소스(2530), 사운드 소스(2530)에 의한 사운드 출력(2506)의 전달을 구동하도록 적합화되어 있는 오디오 신호 소스(2532)를 포함한다. 소프트웨어(2520)는 사운드 소스(2530) 및 비디오 디스플레이(2512) 중 적어도 하나를 통해 사운드 패턴의 예제(2536)를 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈(2534), 및 신경 자극기(2522)에 의한 신경 자극(2508)의 전달과 관련하여, 사운드 소스(2530), 비디오 디스플레이(2512), 또는 부가 출력 디바이스(2544) 중 적어도 하나를 통한 프롬프트(2542)의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈(2540)을 포함한다. 비디오 디스플레이(2512)를 통해 제공되는 1차적인 주요 시각적 프롬프트(primary main visual prompt) 외에도, 시스템(2500)은 부가 출력 디바이스로부터의 부가 또는 보충 프롬프트들을 전달하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 다양한 가청 프롬프트들(예컨대, 톤들, 구두 지시사항들 등)은 사운드 소스(2530) 또는 제어기(2556)의 제어 하의 다른 사운드 소스를 통해 전달될 수 있다. 플래싱 라이트(flashing light) 또는 다른 시각적으로 검출가능한 프롬프트가 개인 컴퓨팅 디바이스(2510) 상에 있거나 그에 의해 제어되는 제어가능한 광 소스, 제어가능한 광 반사 디바이스, 또는 제어가능한 변색 디바이스를 통해 제공될 수 있다. 부가 출력 디바이스(2544)는 비-가청 자극(non-audible stimulus)을 전달하는 개인 컴퓨팅 디바이스(2510)에 의해 제어되는 촉각적 또는 햅틱 자극 소스(예컨대, 이어버드 디바이스(2504) 상의 소형 진동기)를 포함할 수 있다.
이어버드 디바이스(2504)는 오디오 지시사항, 프롬프트들 및 음악 예제들을 피험자(2502)에게 제공하기 위해 사운드 소스(2530)로서 기능하는 소형 스피커들(miniature speakers)을 포함한다. 이어버드(2504)(및, 도시되지 않은, 다른 쪽 귀 상의 이어버드)는 음악 피스의 연주와 관련하여 미주 신경을 자극하기 위한 경피 신경 자극기(TNS)인 신경 자극기(2522)를 또한 포함한다. 예를 들어, 웨어러블 초음파 디바이스들(예컨대, 문헌 [Lewis Jr. et al., Ultrasound inMed. andBiol. 39: 1429-1439, 2013] 참조)은 미주 신경의 이개 분지에 자극을 제공하기 위해 귀의 이주(tragus) 내부에 놓이는 이어버드들에 통합될 수 있다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 2010년 9월 14일자로 Dietrich 등에게 등록된 미국 특허 제7,797,042호 참조). 초음파 디바이스는 라디오 주파수(RF) 파장들에서의 무선 전송을 통해 개인 컴퓨팅 디바이스(2510)에 의해 원격적으로 권한을 부여받고(empowered) 제어된다. 이어버드 디바이스(2504)는 마이크로회로부(microcircuitry)(2550) 및 RF 신호들을 수신하고 전송하기 위한 RF 트랜시버들(2552)을 포함한다. 개인 컴퓨팅 디바이스(2510)는 지시사항들, 예제 음악 연주들, 음악 큐들 및 반주를 제공하고, 음악 연주를 사용하여 신경 자극의 타이밍 및 제어를 코디네이트하기 위해 비디오 디스플레이(2512), 오디오 신호 소스(2532), RF 트랜시버(2554), 메모리(2518), 프로세서(2516), 제어기(2556) 및 소프트웨어(2520)를 포함한다. 컴퓨터 시스템은 수행 평가 및 이전 수행들과의 비교에 기초하여 신경 자극의 정도(extent) 및 타이밍을 제어하도록 프로그래밍된다. 개인 컴퓨팅 디바이스(2510)는 음악 연주들을 평가하고, 개선점들을 제안하며, 학생은 물론 교사 또는 멘토(mentor)에게 피드백을 제공하도록 또한 프로그래밍된다.
피험자(2502)는 음악 피스(예컨대, 포레 레퀴엠(Faure Requiem))에 대해 훈련하도록 개인 컴퓨터를 프로그래밍함으로써 학습 시스템(2500)을 사용하여 훈련 세션을 시작한다. 학습 시스템 소프트웨어(2520)는 훈련 시스템 프로토콜에 대한 교육용 시청각 교재(instructional audiovisual), 레퀴엠의 예제 오디오 연주, 악보 및 가사의 비디오; 음악 피스를 부르기 위한 큐들, 및 레퀴엠을 부르기 위한 음악 반주의 오디오를 포함한다. 피험자(2502)는 이어버드 디바이스(2504)를 착용하여(dons) 이어버드들을 각각의 외이도에 위치시키고 개인 컴퓨팅 디바이스(2510) 상에서 학습 시스템 프로그램을 개시한다. 비디오 디스플레이(2512) 및 이어버드 디바이스(2504) 내의 사운드 소스(2530)를 통해 전달되는 교육용 비디오는 훈련 프로토콜(training protocol)을 설명한다:
1) 예제 수행(사운드 소스(2530)를 통해 전달되는 오디오 예제)을 듣고 악보 및 가사의 비디오(비디오 디스플레이(2512)를 통해 전달되는 시각적 예제(2560))를 보며 머리속에서 수행을 리허설한다. 신경 자극, 즉 이어버드 디바이스로부터의 초음파 자극은 예제 수행과 동시에 시작되고 끝난다.
2) 시청각적 프롬프트들(사운드 소스(2530)를 통해 전달되는 반주 음악의 오디오; 비디오 디스플레이(2512)를 통해 전달되는 악보 및 가사의 비디오)에 응답하여 노래한다; 초음파 신경 자극은 학생의 수행과 동시에 발생한다.
3) 학습 시스템 알고리즘에 의한 수행 평가가 오디오 레코딩에 적용되고 예제 수행 및 임의의 이전 학생 수행들과의 비교를 포함한다. 수행 파라미터들은: 피치, 타이밍/템포, 억양, 및 가사 암기 및 발음을 포함할 수 있다.
4) 수행을 비평하고 제안된 개선점들을 제공하는 피드백이 가수에게 제공된다.
교육용 비디오 이후에, 가수의 초기 수행이 시청각 시스템에 의해 프롬프팅되고 개인 컴퓨터에서의 마이크로폰을 통해 레코딩된다. 가수는 가사 및 악보의 비디오에 의해 안내되고, 가사 및 음악 반주의 타이밍이 비디오 디스플레이 상에 표시된다. 가수의 수행은 예제 수행과 비교하여 피치, 타이밍/템포, 억양, 및 가사 암기 및 발음과 관련하여 시스템에 의해 평가된다. 가수에 대한 피드백은 수행을 개선시키기 위한 교정 조치들, 및 두 번째 수행에 대한 준비를 포함한다.
두 번째 수행이 시청각 시스템에 의해 프롬프팅되고(상기 프로토콜에서의 단계 2 참조), 프롬프트 직후에 이어버드들로부터의 초음파 자극이 개시된다. 노래의 완료 시에, 신경 자극(neurostimulation)이 중단되고 학습 시스템은 수행을 평가하고 이를 예제 수행 및 초기 수행과 비교한다. 현재 수행이 최소한의 수행 표준들(예컨대, 정확한 피치, 충분한 음역(sufficient range), 억양, 타이밍, 템포, 발음, 가사)을 충족시키면, 시스템은 다음 수행에 대해 신경 자극을 제공할 것이다. 가수에 대한 피드백은 개선이 필요한 사안들(areas for improvement), 수행의 강점들(strong points), 및 다음 수행에 대한 지시사항들을 포함할 것이다.
세 번째 수행은 위와 같이 프롬프팅되며(단계 2 참조), 시스템은, 노래 수행(singing performance)의 시작과 동시에, 신경 자극, 즉, 미주 신경의 초음파 자극을 개시할 것이다. 수행의 지속기간 동안 초음파 자극이 지속되고, 그 후에 세 번째 수행이 평가되며 네 번째 수행을 준비하고 있는 학생에게 피드백이 제공된다.
훈련 세션은 다수의 수행들, 예컨대, 5번 이상의 수행을 포함할 수 있으며, 각각의 수행은 평가되고 수행을 개선시키기 위해 필요에 따라 피드백이 조정된다. 개선된 수행이 검출되거나 예제 수행에 비해 최소 레벨의 수행이 달성되면 신경 자극이 제공된다. 신경 자극은 수행마다 개선된 점수들에 달려 있다. 향상된 학습 시스템은 긍정적 피드백, 학습 과제(coursework)에 대한 크레디트들(credits), 또는 자기 주도형(self-directed) 훈련 시스템에서의 포인트들의 형태로 교육 세션의 끝에서 보상을 또한 제공할 수 있다. 두 명의 학생 간의 경연들(competitive performances)이 시스템에 의해 조율되고 평가될 수 있다.
예제 모듈(2534)은 적어도 하나의 사운드 소스(2530)를 통해 사운드 패턴의 가청 예제를 피험자(2502)에 전달하는 것을 제어하도록 적합화되어 있고, 디스플레이(2512)를 통해 사운드 패턴의 시각적 표현을 피험자에 전달하는 것을 제어하도록 또한 적합화되어 있으며, 즉 예제 모듈(2534)은 악보(2560)를 디스플레이(2512) 상에 제시하는 것을 제어하도록 적합화되어 있다. 그에 부가하여, 예제 모듈(1524)은 텍스트(예컨대, 가사(2562))를 디스플레이(2512) 상에 제시하는 것을 제어하도록 적합화되어 있다. 훈련 시스템의 다른 용도들에서, 텍스트가 스크립트, 음성, 노래 가사, 하나 이상의 단어, 하나 이상의 단락, 하나 이상의 구, 하나 이상의 철자법 단어, 또는 하나 이상의 어휘 단어 중 하나 이상을 포함할 수 있음이 인식될 것이다. 그에 부가하여, 예제 모듈은 시각적 표현 내의 시변 위치를 나타내는 시각적 표현에서의 하나 이상의 마커(2564)를 디스플레이하게 하도록 적합화되어 있다. 도 25에 묘사된 바와 같이, 마커는 피험자(2502)가 노래해야 하는 음표(note) 주위의 파선 원이다. 악보 내에서의 위치를 지시하기 위해, 악보(또는 스크립트, 또는 다른 시각적 표현)에서의 현재 위치가 소프트웨어(2520)의 제어 하의 다른 수단에 의해, 예컨대, 도 25에 묘사된 바와 같은 원보다는 화살표를 사용하여, 또는, 보다 큰, 보다 밝은 또는 다른 방식으로 구별되는 폰트를 사용하여, 상이한 컬러 또는 밝기를 사용하여, 기타에 의해 음표 또는 텍스트를 하이라이트하는 것에 의해 지시될 수 있음이 인식될 것이다. 도 25에 묘사된 바와 같이, "현재 위치"는 피험자가 특정의 시간에 연주해야 하는 악보의 부분을 나타내는 목표 시간 위치이며; 이는 피험자에 의해 생성될 목표 음표(피치)를 또한 지시한다. 비록 도 25에 묘사되어 있지 않지만, 목표 현재 위치에 부가하여 피험자의 실제 현재 위치를 묘사하는 것이 또한 가능할 것이다. 피험자(2502)가 음정이 맞지 않게(off key) 또는 너무 느리게 노래하고 있는 경우에, 실제 현재 위치의 묘사는 피험자가 피치 또는 타이밍을 교정할 필요성을 인식하는 데 도움을 줄 것이다.
도 25에 도시된 시스템의 대체 실시예에서, 사운드 소스(예컨대, 스피커) 및 신경 자극기는 이어버드보다는 헤드폰에 장착될 수 있다.
본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 다양한 양태들에서, 프롬프팅 모듈(2540)은 신경 자극의 전달보다 앞선 설정된 간격에서, 신경 자극의 전달에 후속하는 설정된 간격에서, 또는 신경 자극의 전달과 적어도 부분적으로 오버랩하는 시간에서 프롬프트의 전달을 구동하도록 구성될 수 있다. 학습 시스템(2500) 내의 메모리(2518)는 사운드 패턴의 예제를 표현하는 데이터, 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보 등을 저장하기 위한 하나 이상의 데이터 구조를 포함하는 데이터 저장 위치로서 역할한다. 일 양태에서, 예제 모듈(2534)은 데이터 저장 위치로부터 사운드 패턴의 예제를 검색하도록 적합화되어 있다. 일부 경우들에서, 개인 컴퓨팅 디바이스(2510) 내의 통신 회로부(2566)는, 예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제2016/0279435호와 관련하여 설명된 바와 같이, 통신 또는 컴퓨팅 네트워크를 통해 원격 위치로부터 사운드 패턴의 예제를 표현하는 데이터를 수신할 수 있다. 통신 회로부(2566)는 예제들, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 통신 또는 컴퓨팅 네트워크를 통해 원격 위치로 전송하는 데 또한 사용될 수 있다. 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보는 개인 컴퓨팅 디바이스(2510)와 연관된 사용자 인터페이스(예컨대, 키보드, 마우스, 터치스크린)를 통해 피험자로부터 수신될 수 있다.
도 26은 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키는 것의 흐름 다이어그램이다. 방법(2600)은, 2602에서, 제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하는 단계; 2604에서, 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하는 단계; 및 2606에서, 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계 - 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 포함한다.
도 27은, 2602에서, 제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하는 단계에 관련된 추가의 양태들을 포함하는 방법(2700)을 도시하고 있다.
일 양태에서, 예제를 제공하는 단계는, 2702에서, 사운드 패턴의 시각적 표현을 피험자에게 제공하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 시각적 표현은, 2704에 나타낸 바와 같이, 악보, 또는, 2706에 나타낸 바와 같이, 텍스트 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 양태들에서, 2708에 나타낸 바와 같이, 텍스트는 스크립트, 음성, 노래 가사, 하나 이상의 단어, 하나 이상의 단락, 하나 이상의 구, 하나 이상의 철자법 단어, 또는 하나 이상의 어휘 단어 중 하나 이상을 포함한다. 일 양태에서, 방법(2700)은, 2710에 나타낸 바와 같이, 시각적 표현 내의 시변 위치를 나타내는 시각적 표현에서의 하나 이상의 마커를 제공하는 단계를 또한 포함한다.
일 양태에서, 예제를 제공하는 단계는, 2712에서, 사운드 패턴의 가청 예제를 피험자에게 제공하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 가청 예제를 제공하는 단계는, 2714에서, 가청 예제를 이어버드를 통해 피험자에 전달하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 2716에 나타낸 바와 같이, 신경 자극을 전달하는 단계는 이어버드와 연관되고 피험자의 귀의 적어도 일 부분을 통해 경피 신경 자극을 전달하도록 적합화된 경피 신경 자극기를 통해 신경 자극을 전달하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 가청 예제를 제공하는 단계는, 2718에 나타낸 바와 같이, 가청 예제를 헤드폰을 통해 전달하는 단계를 포함한다. 그와 관련하여, 일 양태에서 신경 자극을 전달하는 단계는, 2720에 나타낸 바와 같이, 헤드폰 상에 장착된 경피 신경 자극기를 통해 신경 자극을 전달하는 단계를 포함한다.
도 28은, 2604에서, 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하는 단계에 관련된 다양한 양태들을 예시하는 방법(2800)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 2802에서, 프롬프트를 전달하는 단계는 가청 프롬프트를 제공하는 단계를 포함하고, 가청 프롬프트는, 예를 들어, 2804에 나타낸 바와 같이, 톤, 또는, 2806에 나타낸 바와 같이, 구두 지시사항을 포함할 수 있다. 일 양태에서, 2808에 나타낸 바와 같이, 제1 출력 디바이스와 제2 출력 디바이스는 동일한 디바이스이다. 일 양태에서, 예제는, 2810에 나타낸 바와 같이, 가청 프롬프트이다. 다른 양태들에서, 프롬프트를 전달하는 단계는, 2812에 나타낸 바와 같이, 가시 프롬프트를 제공하는 단계, 또는, 2814에 나타낸 바와 같이, 촉각적 또는 햅틱 프롬프트를 제공하는 단계를 포함한다.
도 29는 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계의 변형들을 예시하는 방법(2900)을 묘사하고 있으며, 여기서 2606에서 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 신경 자극을 전달하는 단계는, 2902에서, 자극을 피험자의 말초 신경 구조물에 전달하는 단계; 2904에서, 자극을 피험자의 뇌 신경에 전달하는 단계; 또는 2906에서, 자극을 피험자의 뇌에 전달하는 단계 중 하나 이상을 포함한다. 일 양태에서, 2908에서, 신경 자극을 전달하는 단계는 신경 자극을 이식형 자극기를 통해 전달하는 단계를 포함한다.
다양한 양태들에서, 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 전달하는 단계는, 2910에 나타낸 바와 같이, 프롬프트를 전달하는 단계보다 앞서 설정된 간격에서 신경 자극을 전달하는 단계; 2912에 나타낸 바와 같이, 프롬프트를 전달하는 단계에 후속하여 설정된 시간에서 신경 자극을 전달하는 단계; 또는 2914에 나타낸 바와 같이, 프롬프트의 전달과 적어도 부분적으로 오버랩하는 시간에서 신경 자극을 전달하는 단계를 포함한다.
도 30은 다른 방법 양태들을 묘사하는 방법(3000)을 묘사하고 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 방법(3000)은, 3002에 나타낸 바와 같이, 제어기와 연관된 데이터 저장 위치로부터 사운드 패턴의 예제를 표현하는 데이터를 검색하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 방법(3000)은, 3004에 나타낸 바와 같이, 통신 또는 컴퓨팅 네트워크를 통해 원격 위치로부터 사운드 패턴의 예제를 표현하는 데이터를 수신하는 단계를 포함한다. 다양한 다른 양태들에서, 방법(3000)은, 3006에 나타낸 바와 같이, 제어기와 연관된 데이터 저장 위치에 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 저장하는 단계; 3008에 나타낸 바와 같이, 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 통신 또는 컴퓨팅 네트워크를 통해 원격 위치로 전송하는 단계; 및 3010에 나타낸 바와 같이, 사용자 입력 디바이스를 통해 피험자로부터 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 수신하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
도 31은 도 26에 도시된 방법에 관련된 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(3102)를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품(3100)을 묘사하고 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(3102)는, 3104에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어 - 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 담고 있다. 일 양태에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(3102)는, 예를 들어, 기록가능 매체(3106)이다.
도 32는 피험자(3202)에 의한 운동 과제의 학습을 향상시키기 위한 시스템(3200)을 예시하고 있다. 도 32의 예에서, 피험자(3202)에 의해 학습되는 과제는 골프 클럽의 적절한 스윙이다. 시스템(3200)은 학습을 향상시키기 위해 미주 신경의 경피 자극과 관련하여 가청 스윙 지시사항들을 전달하기 위한 (이어버드 디바이스(3205) 형태의) 경피 신경 자극기(3204)를 포함한다. 비록 단일 이어버드가 도 32에 묘사되어 있지만, 가청 지시사항들 및 경피 자극이 양 귀에 전달될 수 있도록 이 시스템이 전형적으로 한 쌍의 이어버드를 포함하는 것이 인식될 것이다. 시스템(3200)은 개인 컴퓨팅 디바이스(3208), 사운드 소스(3210), 및 감지 시스템(3212)과 조합하여 사용되는 자극기 구동기(3206)를 포함한다. 경피 신경 자극기(3204)는 피험자(3202)에 의한 운동 과제의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극(3214)을 전달하는 데 사용된다. 자극기 구동기(3206)는 경피 신경 자극기(3204)에 의한 신경 자극(3214)의 전달을 구동하도록 적합화되어 있다. 감지 시스템(3212)은 피험자(3202)에 의한 운동 과제의 수행을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 데 사용된다. 개인 컴퓨팅 디바이스(3208)는 사운드 소스(3210)에 의한 사운드 출력(3230)의 전달을 구동하도록 적합화되어 있는, 제어기(3220), 프로세서(3222), 디스플레이(3224), 데이터 저장 위치(3226), 및 오디오 신호 소스(3228)를 포함한다. 시스템(3200)은 시각적 지시사항 및 수행에 대한 피드백을 제공하고, 스윙 프롬프트들 및 신경 자극의 타이밍을 코디네이트하기 위한 마이크로회로부 및 소프트웨어를 포함한다. 특히, 예제 모듈(3232)은 사운드 소스(3210), 디스플레이(3224), 및, 여기서 디스플레이(3236)로서 예시된, 하나 이상의 부가 출력 디바이스를 통해 운동 과제의 예제(3234)를 피험자(3202)에 전달하는 것을 제어하는 데 사용된다. 그에 부가하여, 프롬프팅 모듈(3238)은 운동 과제를 수행하도록 피험자(3202)를 프롬프팅하기 위해, 신경 자극기(3204)에 의한 신경 자극(3214)의 전달과 관련하여, 사운드 소스(3210), 디스플레이(3224), 또는 (디스플레이(3236)와 연관된 스피커(3242)와 같은) 부가 출력 디바이스를 통한 프롬프트(3240)의 전달을 구동하는 데 사용된다. 시스템(3200)은 감지 시스템(3212)에 의해 감지된 적어도 하나의 파라미터를 프로세싱하기 위한 수행 평가 모듈(3244)을 또한 포함한다.
도 32의 예에서, 경피 신경 자극기(3204)는 제어기(3220)의 제어 하의 자극기 구동기(3206)에 의해 제어되는 압전 스피커(piezoelectric speaker)(예컨대, 압전 스피커들은 미국 미네소타주 56701 시프 리버 폴스 소재의 Digi-Key Corporation으로부터 입수가능함)이다. 경피 신경 자극기(3204)는, 미주 신경의 이개 분지에 자극을 제공하기 위해 귀의 이주 내부에 배치될 수 있도록, 이어버드들 내에 위치된다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 2010년 9월 14일자로 Dietrich 등에게 등록된 미국 특허 제7,797,042호 참조). 감지 시스템(3212)은 시스템(3200)에 피드백을 제공하는 원격 카메라들(3250, 3252)을 포함하고, 시스템(3200)은 수행 평가 모듈(3244)을 사용하여 학생의 스윙 수행 및 공의 비행을 분석한다. 감지 시스템(3212)은 스윙 파라미터들을 측정하기 위해 골프 클럽(3258)의 헤드에 부착된 가속도계(3256)를 또한 포함한다. 감지 시스템(3212)은, 골반 회전 및 다운스윙의 개시를 모니터링하기 위해, 피험자(3202)의 어느 한 골반에, 피부와 접촉하게, 부착되는 근전도(EMG) 센서들(3260 및 3262)을 또한 포함한다. EMG 기록은 스윙 프롬프트들을 따르도록 시간 설정되고, EMG 데이터는 학습 시스템 프로세서들로 무선으로 전송되고, 스윙 수행 동안 타이밍 및 동작을 평가하기 위해 프로세싱된다(예컨대, 본 명세서에 참고로 포함되는, 문헌 [Buchanan et al., J. Applied Biomechanics 20: 367-395, 2004] 참조). 스윙 수행은 스윙 데이터와 데이터 저장 위치(3226)에 저장된 이상적인 스윙 파라미터들의 비교에 의해 그리고 골프 공 비행 경로의 분석에 의해 평가된다. 시스템은 네트워크 액세스 및 유도 전력(inductive power)을 이어버드 디바이스에 제공하기 위한 개인 컴퓨팅 디바이스(3208)(여기서, 피험자의 셀 폰)를 포함한다. 시스템(3200)은 지시사항, 피드백, 큐들 및 프롬프트들을 사용하여 다수의 스윙 세트들로 구성된 훈련 세션들을 조율한다. 미주 신경의 자극은 훈련 세션이 진행됨에 따라 발전하는 스윙(evolving swing)의 학습을 향상시키기 위해 스윙 프롬프트들과 협조하여 시간 설정된다.
피험자(3202)는 그의 외이도에 삽입된 학습 시스템 이어버드들(3205)을 사용하여 그리고 배면 및 측면으로부터 연습 티(practice tee)로 지향된 원격 비디오 카메라들(3250 및 3252)을 사용하여 연습 티에서 훈련 세션을 시작한다. 가속도계(3256)는 골프 클럽(3258)의 헤드에 부착되고, 시스템(3200)은 디스플레이(3236) 상에서, 훈련 세션 포맷, 프롬프팅, 및 피드백 포맷 및 예제 스윙 비디오의 미리보기를 포함한, 지시사항들을 제공하는 소개 비디오를 재생한다(대안적으로 또는 그에 부가하여, 훈련 비디오는 개인 컴퓨팅 디바이스(3208)의 디스플레이(3224) 상에서 제시될 수 있다). 예제 스윙 비디오는 양호한 골프 스윙의 (스틱 피겨 애니메이션(stick figure animation) 형태의) 일러스트레이션인 예제(3234)를 제공한다. 소개 비디오는 가청 프롬프트들 및 뒤따라오는 중복 스윙 세트들(replicate swing sets)을 설명한다. 가청 프롬프트들은 이어버드 디바이스(3205) 내의 사운드 소스(3210)를 통해, 또는 대안적으로/그에 부가하여, 디스플레이(3236)와 연관된 스피커(2340)인, 부가 출력 디바이스를 통해 전달된다. 예를 들어, 스윙 요소들이 시연되고, 각각의 스윙에 대한 가청 프롬프트를 갖는 5개의 중복 스윙의 스윙 세트가 설명된다. 예제 스윙 비디오가 디스플레이되고, 직후에 신경 자극이 개시된다. 이어서, 프롬프팅될 때, 학생은 골프 공에 스윙을 하고 4번의 부가 스윙을 위해 이 절차를 반복한다. 첫 번째 스윙 세트 이후에, 향상된 학습 시스템은 유사한 신장, 체중 및 스킬 레벨(예컨대, 레크리에이션 레벨)의 골퍼를 위한 이상적인 스윙 데이터와 비교하는 것에 의해 비디오 카메라들, 가속도계 및 EMG 센서들로부터의 스윙 수행 데이터를 분석한다. 이 시스템은 업데이트된 교육용 비디오에서 피드백을 학생에게 제공한다. 예를 들어, 피드백은 백스윙의 속도(학생의 백스윙이 너무 빠를 수 있음) 또는 다운스윙의 평면(너무 가파르거나(steep) 너무 완만함(shallow))를 강조하고 교정 조치들을 제공할 수 있다. 이 시스템은 이어서, 5개의 중복 스윙으로 구성된, 두 번째 스윙 세트를 공략(hit)하도록 학생을 프롬프팅한다. 두 번째 스윙 세트는 이어버드들에 위치된 압전 스피커들로부터의 경피 신경 자극을 수반할 수 있다. 그렇지만, 신경 자극은 스윙 수행에 달려 있을 수 있다. 예를 들어, 스윙 수행이 예제 스윙 데이터에 비해 임계 레벨들 미만이면, 개선된 수행이 검출될 때까지 신경 자극이 보류될 수 있다. 두 번째 스윙 세트로부터의 데이터는 메모리에 저장된 예제 스윙 파라미터들과 비교되고 이전 스윙 세트와 또한 비교된다. 업데이트된 비디오는 다음 스윙 세트에서 취해질 임의의 교정 조치들, 예를 들어, 백스윙을 천천히 하는 것, 골반 회전을 보다 일찍 시작하는 것, 또는 백스윙 평면을 재조정하는 것을 포함한, 학생의 최근 스윙 수행에 대한 피드백 및 지시사항들을 학생에게 제공한다. 스윙 수행이 개선되었으면, 5개의 스윙으로 이루어진, 세 번째 스윙 세트가 학습 시스템에 의해 프롬프팅되고 압전 스피커들로부터의 신경 자극을 동반한다.
훈련 세션에 대한 스윙 데이터가 시스템(3200) 내의 수행 평가 모듈(3242)에 의해 분석되고, 스윙 수행을 비판하고 개선된 스윙 파라미터들(예컨대, 스윙 속도)을 달성하는 데 있어서의 진행상황을 보강하는 교육용 비디오로서 피드백이 학생에게 제공된다. 부가 스윙 세트들이 반복 및 신경 자극을 사용하여 학생의 스윙 수행을 추가로 개선시키기 위해 학습 시스템에 의해 교육될 수 있다. 훈련 세션의 끝에서의 마지막 비디오는 스윙 수행 파라미터들을 개선시키는 데 있어서의 진행상황을 보고한다. 이 시스템은, 개인 컴퓨팅 디바이스(3208)에 의한 모바일 네트워크 액세스를 통해, 피드백 비디오들 및 훈련 세션 비디오를 교사 및 학생에게 송신할 수 있다. 스윙 데이터는, 로컬적으로 또는 원격적으로, 네트워크 컴퓨터 상에 저장되며, 다른 훈련 세션 이전에 검토를 위해 또는 새로운 훈련 세션을 위한 스윙 파라미터들 및 중점 사안들(focus areas)을 확정하기 위해 회상될 수 있다. 학습 시스템은 증가된 수의 스윙 파라미터들이 특정의 스킬 레벨, 예컨대, 레크리에이션 골퍼(recreational golfer)에서 수행될 때 오디오 메시지 또는 좋아하는 노래로 학생에게 보상할 수 있다.
비록 도 32에 도시된 예에서, 시스템(3200)이 피험자(3202)에게 골프 스윙을 훈련시키는 데 사용되지만, 그러한 시스템은 스포츠, 레크리에이션 활동들, 직업 관련 활동들, 공연 예술들, 또는 일상 생활의 활동들에 관련될 수 있는, 다양한 유형의 운동 과제들을 수행하도록 피험자를 훈련시키는 데 사용될 수 있다. 감지 시스템(3212)은, 수행될 운동 과제의 유형에 따라, 도 32에 도시된 것들에 제한되지 않는, 다양한 유형의 센서들을 포함할 수 있다. 센서들은 피험자에게 부착가능할 수 있거나, 예컨대, 건식 전극들, 전자 피부, 부착형 가속도계들, 또는 카메라들; (가먼트, 의류 아이템, 헤드웨어 아이템, 보석 아이템, 손목 밴드, 헤드밴드, 벨트, 하네스, 신발 아이템, 안경, 고글, 또는 헬멧과 같은) 웨어러블 아이템에 내장 또는 부착될 수 있거나, 또는 운동 기구 아이템에 또는 그 상에 위치될 수 있다. 다양한 양태들에서, 감지 시스템은 하나 이상의 가속도계, 경사계, 힘 센서, 압력 센서, 모션 센서, 온도 센서, 광학 센서, 또는 EMG 센서를 포함한다. 다양한 양태들에서, 감지 시스템은, 카메라, 스캐너, 및 키넥트와 같은, 하나 이상의 원격 센서를 포함한다. 일 양태에서, 감지 시스템(3212)은 피험자(3202)에 의한 운동 과제의 수행을 나타내는 복수의 파라미터들을 감지하도록 적합화된 복수의 센서들(이의 다양한 예들은 도 2와 관련하여 설명됨)을 포함하고, 수행 평가 모듈(3242)은 피험자에 의한 운동 과제의 수행을 평가하기 위해 복수의 파라미터들을 프로세싱하도록 구성된다.
예제 모듈(3232)은 사운드 소스(3210), 스피커(3240), 디스플레이(3236) 또는 디스플레이(3224) 중 하나 이상을 통해 운동 과제의 예제의 전달을 제어하도록 구성될 수 있다. 예제는 비디오 및 사운드 트랙(예컨대, 수행될 액션들의 해설(narration)) 둘 다를 포함하는 시청각적 예제일 수 있거나, 예제는 오디오만 또는 비디오만을 포함될 수 있다. 일부 양태들에서, 예제는 다른 유형의 출력 디바이스들, 예를 들어, 제어가능한 압박 가먼트, 전기 자극 디바이스, 힘 인가 디바이스, 진동촉각 디바이스, 또는 햅틱 디바이스를 통해 전달될 수 있다. 자극들, 압박(compression) 등의 감지 및 전달을 위한 능력을 포함하는 가먼트들 및 다른 웨어러블 아이템들의 예들은 Cheatham, III 등의 미국 공개 특허 출원 제20160058644호; Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제20160015280호; Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제20160015972호; Ishikawa 등의 미국 공개 특허 출원 제20160120733호; Ishikawa 등의 미국 공개 특허 출원 제20160120734호; 및 Hyde 등의 미국 공개 특허 출원 제20160220808호에 설명되어 있으며, 이 출원들 모두는 본 명세서에 참고로 포함된다. 그러한 디바이스들은, 원하는 패턴의 동작을 생성하기 위해, 피험자의 신체를 움직이거나, 피험자로 하여금 자신의 신체를 움직이게 하는 데 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 그러한 디바이스들은 프롬프트들은 물론 예제들을 피험자에 전달하는 데 사용될 수 있다.
자극기 구동기(3206)는 적어도 하나의 파라미터와 적어도 하나의 목표 파라미터의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 수행 평가 모듈(3242)의 출력에 응답하여 신경 자극(3214)의 전달을 구동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 양태에서, 적어도 하나의 목표 파라미터는 선호된 과제 수행에 대응한다. 일 양태에서, (도 3에서의 선택 모듈(418)과 같은) 선택 모듈은 피험자에 의한 과제의 2개 이상의 과거 수행에 대응하는 파라미터들을 비교하고 2개 이상의 과거 수행 중 적어도 하나의 최상의 수행에 대응하는 적어도 하나의 파라미터를 선택하도록 적합화되어 있고, 여기서 선호된 과제 수행은 적어도 하나의 최상의 수행이다. 일 양태에서, 선택 모듈은 피험자에 의한 과제의 2개 이상의 과거 수행의 2개 이상의 부분을 비교하고, 2개 이상의 과거 수행의 최상의 2개 이상의 부분을 선택하며, 최상의 2개 이상의 부분을 결합하여 최상의 결합된 과거 수행을 생성하도록 적합화되어 있다. 일 양태에서, 감지 시스템(3212)은 피험자에 의한 운동 과제의 수행을 나타내는 복수의 파라미터들을 감지하도록 적합화되어 있고, 수행 평가 모듈(3242)은 복수의 파라미터들을 복수의 목표 파라미터들과 비교하도록 구성되어 있다. 그와 관련하여, 자극기 구동기(3206)는 복수의 파라미터들과 복수의 목표 파라미터들의 비교에 적어도 부분적으로 기초하여 수행 평가 모듈(3242)의 출력에 응답하여 신경 자극(3214)의 전달을 구동하도록 구성되어 있다.
도 33은 복잡한 운동 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키는 방법의 흐름 다이어그램이다. 방법(3300)은, 3302에 나타낸 바와 같이, 개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제(priming example)를 피험자에 제시하는 단계 - 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -; 3304에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 피험자에 지시하는 단계; 3306에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 피험자에게 제공하는 단계; 3308에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제를 피험자에 제시하는 단계; 3310에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계; 및 3312에 나타낸 바와 같이, 제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 리허설 예제를 피험자에 제시하는 것을 반복하는 단계를 포함한다.
도 34는 프라이밍 예제를 피험자에게 제공하는 것에 관련된 추가의 양태들을 포함하는, 방법(3400)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 3402에 나타낸 바와 같이, 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 시청각적 표현을 제시하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 3402에 나타낸 바와 같이, 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 시각적 표현을 제시하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 일 양태에서, 3406에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 시각적 표현을 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 수행의 비디오 레코딩을 제시하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 3408에 나타낸 바와 같이, 여기서 복잡한 운동 과제의 시각적 표현을 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 하나 이상의 양태를 표현하는 애니메이션을 제시하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 3410에 나타낸 바와 같이, 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스를 제시하는 단계를 포함하고, 여기서 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스는, 예를 들어, 3412에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 다수의 컴포넌트들의 수행을 위한 구두 지시사항들 또는 큐들; 3414에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 동기화된 복수의 톤들 또는 피치들; 또는 3416에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 대응하는 음악을 포함한다.
도 35는 리허설 예제를 피험자에게 제공하는 것에 관련된 추가의 상세들을 포함하는, 방법(3500)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 리허설 예제를 제시하는 단계는, 3502에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 시청각적 표현을 제시하는 단계를 포함한다. 다른 양태에서, 리허설 예제를 제시하는 단계는, 3504에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 시각적 표현, 예컨대, 3506에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 수행의 비디오 레코딩, 또는 3508에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 하나 이상의 양태를 표현하는 애니메이션을 제시하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 리허설 예제를 제시하는 단계는, 3510에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스를 제시하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스는, 3512에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 다수의 컴포넌트들의 수행을 위한 구두 지시사항들 또는 큐들; 3514에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 동기화된 복수의 톤들 또는 피치들; 또는 3516에 나타낸 바와 같이, 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 대응하는 음악을 포함한다. 프라이밍 예제는, 3518에 나타낸 바와 같이, 리허설 예제와 상이하거나, 3520에 나타낸 바와 같이, 리허설 예제와 동일할 수 있다.
도 36은, 3602에 나타낸 바와 같이, 감지 시스템을 사용하여 피험자에 의한 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행을 검출하는 단계를 포함하는, 방법(3600)을 묘사하고 있다. 다양한 양태들에서, 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행을 검출하는 단계는 3604에서, 피험자에 의한 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; 3606에서, 피험자에 의한 신체 활동의 수행을 검출하는 단계; 3608에서, 피험자에 의한 2개 이상의 관련된 신체 또는 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; 및 3610에서, EEG 센서, EMG 센서, 모션 센서, 압력 센서, 힘 센서, 가속도계, 경사계, 이식형 센서, 웨어러블 센서, 피험자에 의해 휴대된 센서, 피험자에 의해 휴대된 기기, 기구, 또는 장비 물품 내의 또는 그 상의 센서, 원격 카메라, 또는 마이크로폰을 사용하여 신호를 검출하는 단계 중 하나 이상을 포함한다.
일 양태에서, 방법(3600)은, 3612에서, 피드백 시스템을 사용하여, 피험자에 의한 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행에 관한 피드백을 피험자에게 제공하는 단계를 추가로 포함한다. 예를 들어, 다양한 양태들에서, 피드백을 피험자에게 제공하는 단계는, 3614에서, 디스플레이, 라이트, 스피커, 진동기, 힘 인가 요소, 전기 자극기, 또는 후각 자극 소스 중 적어도 하나를 사용하여 피드백을 제공하는 단계를 포함한다.
도 37은 학습 향상 자극의 전달에 관한 추가 양태들을 포함하는, 방법(3700)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 학습 향상 신경 자극을 전달하는 단계는, 3702에서, 경피 신경 자극을 전달하는 단계를 포함한다. 다양한 양태들에서, 학습 향상 신경 자극을 전달하는 단계는, 자극을, 3704에서, 피험자의 뇌 신경에; 3706에서, 피험자의 미주 신경에; 3708에서, 피험자의 삼차 신경에; 또는 3710에서, 피험자의 설인 신경에 전달하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 학습 향상 신경 자극을 전달하는 단계는 자극을, 3712에서, 피험자의 귀의 귓바퀴를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에; 3714에서, 피험자의 귀의 외이도에; 또는 3716에서, 피험자의 귀의 외이에 전달하는 단계를 포함한다.
도 38은 부가의 방법 변형들을 포함하는, 방법(3800)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 방법(3800)은, 3802에서, 보조 자극 소스를 사용하여 보조 자극을 피험자에 전달하는 단계, 예컨대, 3804에 나타낸 바와 같이, TENS 유닛, 근육 자극기, 신경 자극기, 기계 보조 디바이스, 기계 자극기, 기계적 구속, 열 자극기, 힘 인가 요소, 후각 자극 소스, 미각 자극 소스, 통각 자극 소스, 진동기, 또는 청각 자극 소스 중 적어도 하나를 사용하여 자극을 전달하는 단계를 포함한다.
다른 양태에서, 방법(3800)은, 3806에서, 신경 자극 소스에 의한 학습 향상 신경 자극의 전달을 제어하기 위한 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을, 인터페이스 디바이스를 사용하여, 수신하는 단계를 포함한다. 다른 양태들에서, 방법(3800)은, 3808에서, 제어기에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 제어기로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하는 단계 또는 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 제어기에서 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다. 또 다른 양태들에서, 방법(3800)은, 3810에서, 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 피험자에게 제공하는 단계 및 피험자로부터 입력을 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
도 39는 연습 세션들을 스케줄링하고 트래킹하는 것에 관련된 다양한 방법 양태들을 포함하는 방법(3900)을 묘사하고 있다. 일 양태에서, 방법(3900)은, 3902에 나타낸 바와 같이, 연습 세션 스케줄을 생성하는 단계; 연습 세션 스케줄을 제어기에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하는 단계; 및 데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어기에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키는 단계를 포함한다. 추가의 양태에서, 방법(3900)은, 3904에 나타낸 바와 같이, 트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 복잡한 운동 과제를 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하는 단계; 및 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 연습 세션 데이터는, 3906에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 연습 세션의 시간 및 날짜, 또는 3908에 나타낸 바와 같이, 적어도 하나의 연습 세션의 지속기간을 포함한다.
다른 양태들에서, 방법(3900)은, 3910에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키는 단계, 및 3912에 나타낸 바와 같이, 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 또는 동료 중 하나 이상에 보고하는 단계 중 하나 이상을 포함한다. 예를 들어, 보고 회로부를 사용하여 보고하는 단계는, 3914에 나타낸 바와 같이, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈에 제공하는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 방법(3900)은, 3916에서, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계를 포함한다. 이것은, 예를 들어, 3918에서, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 양태들에서, 방법(3900)은, 3920에서, 보상 모듈을 사용하여, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하는 단계, 및/또는 3922에서, 사용자 인터페이스를 통해 긍정적 피드백을 피험자에게 제공하는 단계를 포함한다.
도 40은, 4002에서, 주의력 센서를 사용하여, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계를 포함하는, 방법(4000)을 묘사하고 있다. 예를 들어, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계는 4004에서, EEG 센서; 4006에서, 아이 트래킹 센서; 4008에서, EMG 센서; 4010에서, 모션 센서; 4012에서, 힘 센서; 4014에서, 압력 센서; 4016에서, 가속도계; 4018에서, 웨어러블 센서; 4020에서, 원격 센서; 및 4022에서, 카메라 중 적어도 하나를 사용하여 신호를 감지하는 단계를 포함한다.
그에 부가하여, 추가의 양태에서, 방법(4000)은, 4024에 나타낸 바와 같이, 주의력 센서에 동작가능하게 접속된 주의력 트래킹 모듈을 사용하여, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 피험자의 주의성을 결정하는 단계를 포함한다. 그에 부가하여, 방법(4000)은, 예를 들어, 4026에서, 피험자가 주의를 기울이고 있지 않다면 통지를 발생시키는 단계를 포함할 수 있고, 단계(4026)은, 예를 들어, 4028에 나타낸 바와 같이, 오디오 경보 톤, 구두 통지, 가시적 통지, 촉각적 통지, 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 전자 통지 또는 적어도 하나의 부가 위치로 전송하기 위한 전자 통지 중 하나 이상을 발생시키는 단계를 포함한다.
도 41은 도 33에 도시된 바와 같은 방법에 관련된 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(4102)를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품(4100)을 도시하고 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(4102)는, 4104에 나타낸 바와 같이, 개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어 - 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 피험자에 지시하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어; 제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 리허설 예제를 피험자에 제시하는 것을 반복하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 예를 들어, 기록가능 매체(4106)일 수 있다.
예를 들어, 일부 양태들에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(4102)는, 도 39에서의 방법(3900)의 양태들에 대응하는, 연습 세션 스케줄을 생성하기 위한 하나 이상의 명령어; 연습 세션 스케줄을 제어기에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어기에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다.
일부 양태들에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(4102)는, 도 39에서의 방법(3900)의 양태들에 또한 대응하는, 트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 복잡한 운동 과제를 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하기 위한 하나 이상의 명령어; 및 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있다.
다른 양태들에서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체(4102)는 도 33 내지 도 40에 묘사된 방법 단계들 중 다수에 관련된 명령어들을 담고 있다.
일반적인 의미에서, 본 명세서에 설명된 다양한 실시예들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 이들의 거의 모든 조합과 같은 광범위한 전기 컴포넌트들을 갖는 다양한 유형의 전기 회로부에 의해, 개별적으로 및/또는 집합적으로, 구현될 수 있다. 전기 회로부(예를 들어, 도 2 및 도 3의 전기 제어 회로부(208)를 포함함)는 적어도 하나의 개별 전기 회로(discrete electrical circuit)를 갖는 전기 회로부, 적어도 하나의 집적 회로를 갖는 전기 회로부, 적어도 하나의 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit)를 갖는 전기 회로부, 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 컴퓨팅 디바이스(예컨대, 본 명세서에서 설명된 프로세스들 및/또는 디바이스들을 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 컴퓨터, 또는 본 명세서에서 설명된 프로세스들 및/또는 디바이스들을 적어도 부분적으로 수행하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구성된 마이크로프로세서)를 형성하는 전기 회로부, 다양한 유형의 메모리(예컨대, 랜덤 액세스, 플래시, 판독 전용 등)를 포함할 수 있는, 메모리 디바이스(예컨대, 도 3에서의 데이터 저장 위치(244))를 형성하는 전기 회로부, 통신 디바이스(예컨대, 도 3에서의 통신 회로부(430))(예컨대, 모뎀, 통신 스위치, 광학 전기 장비 등), 및/또는, 광학 또는 다른 유사체들(analogs)(예컨대, 그래핀 기반 회로부))과 같은, 그에 대한 임의의 비전기 유사체를 형성하는 전기 회로부를 포함한다. 일 실시예에서, 시스템은 시스템이 본 명세서에 설명된 신경 자극 시스템의 기능을 위해 특별히 구성된 독자적 시스템으로서 동작하는 방식으로 통합된다. 일 실시예에서, 시스템의 하나 이상의 연관된 컴퓨팅 디바이스는 범용 컴퓨터들이 아니라, 청구된 시스템의 목적을 위한 특수 용도 컴퓨터들로서 동작한다. 일 실시예에서, 시스템의 연관된 컴퓨팅 디바이스들 중 하나 이상은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들에 지시하기 위해 특정 ROM과 하드와이어링되어 있다.
일반적인 의미에서, 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 이들의 임의의 조합에 의해, 개별적으로 및/또는 집합적으로, 구현될 수 있는 본 명세서에 설명된 다양한 양태들은 다양한 유형의 "전기 회로부"로 구성되는 것으로 볼 수 있다.
본 명세서에 설명된 디바이스들 및/또는 프로세스들의 적어도 일 부분은 데이터 프로세싱 시스템에 통합될 수 있다. 데이터 프로세싱 시스템은 일반적으로 시스템 유닛 하우징, 비디오 디스플레이, 휘발성 또는 비휘발성 메모리와 같은 메모리, 마이크로프로세서들 또는 디지털 신호 프로세서들과 같은 프로세서들, 운영 체제들, 드라이버들, 그래픽 사용자 인터페이스들, 및 애플리케이션 프로그램들과 같은 계산 엔티티들, 하나 이상의 상호작용 디바이스(예컨대, 터치 패드, 터치 스크린, 안테나 등), 및/또는 피드백 루프들 및 제어 모터들(예컨대, 위치 및/또는 속도를 감지하기 위한 피드백; 컴포넌트들 및/또는 양들을 이동 및/또는 조정하기 위한 제어 모터들)을 포함하는 제어 시스템들을 포함한다. 데이터 프로세싱 시스템은, 데이터 컴퓨팅/통신 및/또는 네트워크 컴퓨팅/통신 시스템들에서 전형적으로 발견되는 것들과 같은, 적당한 상업적으로 이용가능한 컴포넌트들을 이용하여 구현될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어로 구현가능한 명령어들에 따라 수행될 수 있다. 이러한 명령어들은, 예를 들어, 비일시적 머신 판독가능 데이터 저장 매체에 저장될 수 있다. 최신 기술은 시스템들의 양태들의 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 구현들 간에 거의 구별이 되지 않을 정도로 발전하였고; 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 사용은 일반적으로(특정 상황들에서, 하드웨어와 소프트웨어 간의 선택이 중요해질 수 있다는 점에서, 항상은 아님) 비용 대 효율성 트레이드오프를 나타내는 설계 선택이다. 본 명세서에 설명된 프로세스들 및/또는 시스템들 및/또는 다른 기술들이 실시될 수 있는 다양한 수단들(예컨대, 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어)이 있으며, 선호된 수단은 프로세스들 및/또는 시스템들 및/또는 다른 기술들이 배치되는(deployed) 상황에 따라 변할 것이다. 예를 들어, 속도와 정확도가 가장 중요하다고 구현자가 결정하면, 구현자는 주로 하드웨어 및/또는 펌웨어 수단을 선택(opt for)할 수 있고; 대안적으로, 유연성이 가장 중요하다면, 구현자는 주로 소프트웨어 구현을 선택할 수 있으며; 또는, 다시 한번 대안적으로, 구현자는 하나 이상의 기계, 물질 조성, 및 제조 물품에서 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 어떤 조합을 선택할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 프로세스들 및/또는 디바이스들 및/또는 다른 기술들이 실시될 수 있는 몇 가지 가능한 수단이 있으며, 이용될 임의의 수단은 수단이 배치될 상황 및 구현자의 특정 관심사들(예컨대, 속도, 유연성, 또는 예측가능성(predictability)) - 이들 중 임의의 것이 변할 수 있음 - 에 따른 선택이라는 점에서, 그 중 어떤 것도 다른 수단보다 본질적으로 우수한 것은 아니다. 구현들의 광학 양태들은 전형적으로 광학 지향 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어를 이용할 것이다.
본 명세서에 설명된 일부 구현들에서, 로직 및 유사한 구현들은 소프트웨어 또는 다른 제어 구조들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전기 회로부는 본 명세서에 설명된 바와 같은 다양한 기능들을 구현하도록 구성되고 배열된 하나 이상의 전류 경로를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 하나 이상의 매체는 그러한 매체들이 본 명세서에 설명된 바와 같이 수행하도록 동작가능한 디바이스 검출가능 명령어들을 보유하거나 전송할 때 디바이스 검출가능 구현을 담고 있도록 구성될 수 있다. 일부 변형들에서, 예를 들어, 구현들은, 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 동작들과 관련하여 하나 이상의 명령어의 수신 또는 전송을 수행하는 것에 의해서와 같이, 기존의 소프트웨어 또는 펌웨어, 또는 게이트 어레이들 또는 프로그래밍가능 하드웨어의 업데이트 또는 수정을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 일부 변형들에서, 구현은 특수 목적 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 컴포넌트들, 및/또는 특수 목적 컴포넌트들을 실행하거나 다른 방식으로 호출하는 범용 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
구현은 본 명세서에 설명된 거의 모든 기능 동작들의 하나 이상의 발생을 인에이블시키는 것, 트리거하는 것, 코디네이트하는 것, 요청하는 것, 또는 다른 방식으로 야기하는 것을 위해 특수 목적 명령어 시퀀스를 실행하는 것 또는 회로부를 작동시키는 것(invoking)을 포함할 수 있다. 일부 변형들에서, 본 명세서에서의 동작 또는 다른 논리적 설명들은 소스 코드로서 표현되고, 실행가능한 명령어 시퀀스로서 컴파일되거나 다른 방식으로 호출될 수 있다. 일부 상황들에서, 예를 들어, 구현들은, 전체적으로 또는 부분적으로, C++ 또는 다른 코드 시퀀스들과 같은, 소스 코드에 의해 제공될 수 있다. 다른 구현들에서, 상업적으로 이용가능한 것 및/또는 본 기술분야의 기법들을 사용한, 소스 또는 다른 코드 구현은 고레벨 기술자 언어(high-level descriptor language)로 컴파일/구현/번역/변환될 수 있다(예컨대, 설명된 기술들을 C 또는 C++ 프로그래밍 언어로 초기에 구현하고 그 후에 프로그래밍 언어 구현을 로직-합성가능한 언어 구현(logic-synthesizable language implementation), 하드웨어 설명 언어 구현, 하드웨어 설계 시뮬레이션 구현, 및/또는 다른 그러한 유사한 표현 모드(들)로 변환함). 예를 들어, 논리 표현식(예컨대, 컴퓨터 프로그래밍 언어 구현)의 일부 또는 전부는 (예컨대, HDL(Hardware Description Language) 및/또는 VHDL(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Descriptor Language)을 통한) Verilog 유형 하드웨어 설명, 또는 하드웨어(예컨대, 주문형 집적 회로)를 갖는 물리적 구현을 생성하는 데 추후에 사용될 수 있는 다른 회로 모델로서 나타내어질 수 있다.
이 상세한 설명은 블록 다이어그램들, 플로차트들, 및/또는 예들의 사용을 통해 디바이스들 및/또는 프로세스들의 다양한 실시예들을 기재한다. 그러한 블록 다이어그램들, 플로차트들, 및/또는 예들이 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 그러한 블록 다이어그램들, 플로차트들, 또는 예들 내에서의 각각의 기능 및/또는 동작은 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 거의 모든 조합에 의해, 개별적으로 및/또는 집합적으로, 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 주제의 몇몇 부분들은 ASIC들(Application Specific Integrated Circuits), FPGA들(Field Programmable Gate Arrays), DSP들(digital signal processors), 또는 다른 집적된 포맷들을 통해 구현될 수 있다. 그렇지만, 본 명세서에 개시된 실시예들의 일부 양태들은, 전체적으로 또는 부분적으로, 집적 회로들로, 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예컨대, 하나 이상의 컴퓨터 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로서(예컨대, 하나 이상의 마이크로프로세서 상에서 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서), 펌웨어로서, 또는 이들의 거의 모든 조합으로서 등가적으로 구현될 수 있고, 회로를 설계하는 것 및/또는 소프트웨어 및/또는 펌웨어에 대한 코드를 작성하는 것은 본 개시내용을 고려하여 본 기술분야의 통상의 기술자의 역량 내에 충분히 있을 것이다. 그에 부가하여, 본 명세서에서 설명된 주제의 메커니즘들은 각종의 형태들의 프로그램 제품으로서 배포될 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 주제의 예시적인 실시예는 배포를 실제로 수행하는 데 사용되는 특정의 유형의 컴퓨터 판독가능 매체에 관계없이 적용된다. 컴퓨터 판독가능 매체의 예들은 플로피 디스크, 하드 디스크 드라이브, CD(Compact Disc), DVD(Digital Video Disk), 디지털 테이프, 컴퓨터 메모리 등과 같은 기록가능형 매체와 같은 비일시적 머신 판독가능 데이터 저장 매체들을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 신호 운반 매체(signal bearing medium)는 디지털 및/또는 아날로그 통신 매체(예컨대, 광 섬유 케이블, 도파관, 유선 통신 링크, 무선 통신 링크(예컨대, 송신기, 수신기, 전송 로직, 수신 로직 등) 등)와 같은 전송 유형 매체를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명된 주제는 때로는 상이한 다른 컴포넌트들 내에 포함되거나 그와 접속되는 상이한 컴포넌트들을 예시하고 있다. 그러한 묘사된 아키텍처들이 예들에 불과하다는 것과, 실제로, 동일한 기능을 달성하는 많은 다른 아키텍처들이 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 개념적 의미에서, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트들의 임의의 배열은 원하는 기능이 달성되도록 효과적으로 "연관"된다. 따라서, 특정의 기능을 달성하도록 조합되는 본 명세서에서의 임의의 2개의 컴포넌트는, 아키텍처들 또는 매개 컴포넌트들(intermedial components)과 관계없이, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"되는 것으로 보일 수 있다. 마찬가지로, 그렇게 연관된 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능을 달성하도록 서로 "동작가능하게 접속된" 또는 "동작가능하게 커플링된" 것으로 또한 보일 수 있고, 그렇게 연관될 수 있는 임의의 2개의 컴포넌트는 원하는 기능을 달성하도록 서로 "동작가능하게 커플링가능한" 것으로 또한 보일 수 있다. 동작가능하게 커플링가능한의 특정 예들은 물리적으로 결합가능한(physically mateable) 및/또는 물리적으로 상호작용하는 컴포넌트들, 및/또는 무선으로 상호작용가능한 및/또는 무선으로 상호작용하는 컴포넌트들, 및/또는 논리적으로 상호작용하는 및/또는 논리적으로 상호작용가능한 컴포넌트들을 포함하지만 이들로 제한되지 않는다.
일부 경우들에서, 하나 이상의 컴포넌트는 본 명세서에서 "~하도록 구성된", "~에 의해 구성된", "~하도록 구성가능한", "~하도록 동작가능한/동작하는(operable/operative to)", "~하도록 적합화된/적합화가능한(adapted/adaptable)", "~할 수 있는", "~에 부합가능한/부합되는(conformable/conformed to)" 등으로서 언급될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면, 문맥이 달리 요구하지 않는 한, 그러한 용어들(예컨대, "~하도록 구성된")이 일반적으로 활성 상태(active-state) 컴포넌트들 및/또는 비활성 상태(inactive-state) 컴포넌트들 및/또는 대기 상태(standby-state) 컴포넌트들을 포괄한다는 것을 인식할 것이다.
본 명세서에 설명된 본 주제의 특정의 양태들이 도시되고 기술되었지만, 본 기술분야의 통상의 기술자에게는, 본 명세서에서의 교시에 기초하여, 본 명세서에 설명된 주제 및 그의 보다 광의의 양태들로부터 벗어나지 않으면서 변경들 및 수정들이 이루어질 수 있으며, 따라서, 첨부된 청구항들이 본 명세서에 설명된 주제의 진정한 사상 및 범위 내에 있는 모든 그러한 변경들 및 수정들을 그들의 범위 내에 포괄할 것임이 명백할 것이다. 일반적으로, 본 명세서에서 그리고 특히 첨부된 청구항들(예컨대, 첨부된 청구항들의 본문들)에서 사용되는 용어들이 일반적으로 "개방형(open)" 용어들로서 의도된다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다(예컨대, 용어 "포함하는(including)"은 "포함하지만 이들로 제한되지 않는(including but not limited to)"으로서 해석되어야 하고, 용어 "가지는(having)"은 "적어도 가지는(having at least)"으로서 해석되어야 하며, 용어 "포함한다(includes)"는 "포함하지만 이들로 제한되지 않는다(includes but is not limited to)"로서 해석되어야 하고, 기타 등등이 있다). 도입 청구항 열거(introduced claim recitation)의 특정 번호가 의도되는 경우, 그러한 의도가 청구항에서 명시적으로 열거될 것이며, 그러한 열거가 없는 경우, 그러한 의도가 존재하지 않는다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 이해에 대한 보조수단으로서, 하기의 첨부된 청구항들은 청구항 열거들을 도입하기 위해 "적어도 하나" 및 "하나 이상"이라는 도입 문구들의 사용을 포함할 수 있다. 그렇지만, 동일한 청구항이 도입 문구들 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "a" 또는 "an"과 같은 부정 관사들(예컨대, "a" 및/또는 "an"은 전형적으로 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 함)을 포함할 때에도, 그러한 문구들의 사용은 부정관사들 "a" 또는 "an"에 의한 청구항 열거의 도입이 그러한 도입 청구항 열거를 포함하는 임의의 특정의 청구항을 단지 하나의 그러한 열거를 포함하는 청구항들로 제한한다는 것을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며; 청구항 열거들을 도입하는 데 사용되는 정관사들의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 그에 부가하여, 도입 청구항 열거의 특정 번호가 명시적으로 열거되더라도, 본 기술분야의 통상의 기술자는 그러한 열거가 전형적으로 적어도 열거된 번호를 의미하는 것으로 해석되어야 한다는 것을 인식할 것이다(예컨대, 다른 수식어들을 갖지 않는 "2개의 열거"의 단순 열거(bare recitation)는 전형적으로 적어도 2개의 열거 또는 2개 이상의 열거를 의미한다). 게다가, "A, B, 및 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관습적 표현(convention)이 사용되는 그 인스턴스들에서, 일반적으로, 그러한 구조(construction)는 본 기술분야의 통상의 기술자가 관습적 표현을 이해하는 의미로 의도된다(예컨대, "A, B, 및 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C를 함께, 기타를 가지는 시스템들을 포함하지만 이들로 제한되지 않을 것이다). "A, B, 또는 C 등 중 적어도 하나"와 유사한 관습적 표현이 사용되는 그 인스턴스들에서, 일반적으로, 그러한 구조는 본 기술분야의 통상의 기술자가 관습적 표현을 이해하는 의미로 의도된다(예컨대, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나를 가지는 시스템"은 A만을, B만을, C만을, A 및 B를 함께, A 및 C를 함께, B 및 C를 함께, 그리고/또는 A, B, 및 C를 함께, 기타를 가지는 시스템들을 포함하지만 이들로 제한되지 않을 것이다). 설명에서든, 청구항들에서든, 또는 도면들에서든 간에, 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 2개 이상의 대체 용어를 제시하는 이접 접속어(disjunctive word) 및/또는 이접 접속구(disjunctive phrase)가 용어들 중 하나, 용어들 중 어느 하나, 또는 용어들 모두를 포함하는 가능성들을 고려하도록 이해되어야 한다는 것이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 추가로 이해될 것이다. 예를 들어, 문구 "A 또는 B"는 전형적으로 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성들을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
첨부된 청구항들과 관련하여, 본 기술분야의 통상의 기술자는 청구항들에 열거된 동작들이 일반적으로 임의의 순서로 수행될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 비록 다양한 동작 흐름들이 시퀀스(들)로 제시되지만, 다양한 동작들이 예시된 것과 다른 순서들로 수행될 수 있거나, 동시에 수행될 수도 있음을 이해되어야 한다. 이러한 대체 순서들의 예들은, 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 오버랩하는(overlapping), 인터리빙된(interleaved), 중단된(interrupted), 재정렬된(reordered), 증분적(incremental), 준비적(preparatory), 보충적(supplemental), 동시적(simultaneous), 반대(reverse), 또는 다른 변형 순서들을 포함할 수 있다. 게다가, "~에 응답하여", "~에 관련된", 또는 다른 과거 시제 형용사들와 같은 용어들은 일반적으로, 문맥이 달리 지시하지 않는 한, 그러한 변형들을 배제하는 것으로 의도되지 않는다.
다양한 양태들 및 실시예들이 본 명세서에 개시되어 있지만, 다른 양태들 및 실시예들이 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 다양한 양태들 및 실시예들은 예시를 위한 것이고 제한하려는 것으로 의도되지 않으며, 진정한 범위 및 사상은 하기의 청구항들에 의해 나타내어진다.
본 명세서에 설명된 주제의 양태들이 하기의 번호가 부여된 조항들에 기재되어 있다.
조항 1. 활동의 학습을 향상시키기 위한 시스템으로서,
피험자의 귀의 적어도 일부분 내에 또는 그 상에 피팅(fit)하도록 구성된 하우징;
하우징 내에 또는 그 상에 위치되고 경피 신경 자극(transcutaneous neural stimulus)을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물(peripheral neural structure)에 전달하도록 구성된 신경 자극기;
특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성된 프롬프팅 시스템(prompting system); 및
전기 제어 회로부를 포함하고, 전기 제어 회로부는
신경 자극기를 사용하여 경피 신경 자극을 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부;
프롬프팅 시스템에 의해 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부(prompter control circuitry); 및
적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수 및 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부를 포함하는, 시스템.
조항 2. 조항 1에 있어서, 프롬프팅 시스템은 디스플레이, 라이트(light), 스피커, 진동기, 힘 인가 요소, 기계 자극기, 전기 자극기, 전자기 자극기, 열 자극기 또는 후각 자극 소스 중 2개 이상을 포함하는, 시스템.
조항 3. 조항 1에 있어서, 피험자에 의한 활동의 수행을 검출하기 위한 감지 시스템을 포함하는, 시스템.
조항 4. 조항 3에 있어서, 감지 시스템은 EEG 센서, EMG 센서, 산소화 센서, 모션 센서, 압력 센서, 힘 센서, 가속도계, 경사계, 이식형 센서, 웨어러블 센서, 피험자에 의해 휴대된 센서, 피험자에 의해 휴대된 기기(instrument), 기구(implement), 또는 장비 물품(article of equipment) 내의 또는 그 상의 센서, 원격 카메라, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 5. 조항 3에 있어서, 감지 시스템은 피험자에 의한 정신 활동, 신체 활동, 또는 2개 이상의 관련된 신체 또는 정신 활동의 수행을 검출하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 6. 조항 3에 있어서, 피험자에 의한 활동의 수행을 평가하도록 구성된 수행 평가 모듈 또는 피험자에 의한 활동의 수행에 관한 피드백을 피험자에게 제공하도록 구성된 수행 피드백 시스템 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 7. 조항 1에 있어서, 하우징 및 신경 자극기는 경피 신경 자극을 피험자의 뇌 신경(cranial nerve)에 전달하도록 구성되는, 시스템.
조항 8. 조항 1에 있어서, 보조 자극 소스를 추가로 포함하는, 시스템.
조항 9. 조항 1에 있어서, 프롬프팅 시스템은 가시적 신호 소스(visible signal source), 스피커, 디스플레이, 개인 컴퓨팅 디바이스, 전기 자극기, 전자기 자극기, 열 자극기, 기계 자극기, 진동기, 힘 인가 요소, 또는 후각 자극 소스 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 10. 조항 1에 있어서, 프롬프팅 시스템은 하우징 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치되고; 프롬프팅 시스템은 웨어러블 아이템으로서 구성되거나; 또는 프롬프팅 시스템은 기기, 기구, 장비 물품, 또는 의류 물품(article of clothing)에 부착하도록 또는 그 내에 또는 그 상에 장착하도록 구성되는, 시스템.
조항 11. 조항 1에 있어서, 하우징은 피험자의 귀의 귓바퀴(pinna) 상에, 피험자의 귀의 외이도(ear canal) 내에, 또는 피험자의 귀의 외이(concha) 내에 적어도 부분적으로 피팅하도록 구성되는, 시스템.
조항 12. 조항 1에 있어서, 보조 자극 소스; 전기 제어 회로부와 컴퓨팅 또는 통신 네트워크 사이의 통신을 제공하기 위한 통신 회로부; 출력을 피험자에게 제공하는 것 및 피험자로부터 입력을 수신하는 것 중 적어도 하나를 위한 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스; 연습 세션 스케줄을 생성하고 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기(remind)시키기 위한 리마인더들(reminders)을 발생시키기 위한 스케줄링 모듈; 피험자가 활동을 연습하는 연습 세션들을 트래킹하고 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하도록 구성된 트래킹 모듈; 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사(instructor), 코치, 의료 제공자(medical care provider), 동료(peer), 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하기 위한 보고 회로부; 또는 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하기 위한 보상 모듈 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 시스템.
조항 13. 학습을 향상시키는 방법으로서,
피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 하우징 내에 하우징된 신경 자극기를 사용하여, 경피 신경 자극을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 - 신경 자극기는 신경 자극기에 동작가능하게 커플링된 전기 제어 회로부에 의해 제어됨 -;
전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 사용하여, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 피험자에게 전달하는 단계 - 전기 제어 회로부는 프롬프팅 시스템에 동작가능하게 커플링됨 -;
전기 제어 회로부를 사용하여,
적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍; 및
적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 14. 조항 13에 있어서, 감지 시스템을 사용하여 피험자에 의한 활동의 수행을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 15. 조항 14에 있어서, 피드백 시스템을 사용하여, 피험자에 의한 활동의 수행에 관한 피드백을 피험자에게 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 16. 조항 14에 있어서, 활동의 수행을 검출하는 단계는 피험자에 의한 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; 피험자에 의한 신체 활동의 수행을 검출하는 단계; 피험자에 의한 2개 이상의 관련된 신체 또는 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; EEG 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; EMG 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 산소화 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 모션 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 압력 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 힘 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 가속도계를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 경사계를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 이식형 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 웨어러블 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 피험자에 의해 휴대되는 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 또는 피험자에 의해 휴대되는 기기, 기구, 또는 장비 물품 내의 또는 그 상의 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 원격 카메라를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 또는 마이크로폰을 사용하여 신호를 검출하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 17. 조항 13에 있어서, 보조 자극 소스를 사용하여 보조 자극을 피험자에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 18. 조항 13에 있어서,
트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 활동을 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하는 단계; 및
트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 19. 조항 18에 있어서, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키는 단계; 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하는 단계; 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈에 제공하는 단계; 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계; 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한(relative to) 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계; 또는 보상 모듈을 사용하여, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 20. 조항 13에 있어서, 적어도 하나의 프롬프트보다 앞서 경피 신경 자극을 전달하거나, 적어도 하나의 프롬프트에 후속하여 경피 신경 자극을 전달하거나, 또는 적어도 하나의 프롬프트의 전달과 시간상 적어도 부분적으로 오버랩하도록 경피 신경 자극을 전달하기 위해 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 21. 조항 13에 있어서, 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계는 반복 횟수 각각에 대해 하나의 프롬프트의 전달을 제어하는 단계; 반복 횟수를 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트 및 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트의 전달을 제어하는 단계; 수행되어야 하는 특정 활동을 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트 및 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트의 전달을 제어하는 단계; 또는 고정된 시간 기간 동안 고정된 레이트로 적어도 하나의 프롬프트의 전달을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 22. 조항 13에 있어서, 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계는 가청 프롬프트(audible prompt)를 전달하는 단계, 가시적 프롬프트(visible prompt)를 전달하는 단계, 시청각적 프롬프트를 전달하는 단계, 촉각적 프롬프트를 전달하는 단계, 햅틱 프롬프트를 전달하는 단계, 전기 자극을 전달하는 단계, 스피커를 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계, 또는 디스플레이를 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 23. 조항 13에 있어서, 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계는 개인 컴퓨팅 디바이스를 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계; 웨어러블 아이템을 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계; 기기, 기구, 장비 물품, 또는 의류 물품에 부착되는 또는 그 내에 또는 그 상에 장착되는 프롬프팅 시스템을 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계; 또는 디스플레이, 라이트, 스피커, 진동기, 전기 자극기, 및 후각 자극 소스 중 2개 이상을 통해 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 24. 조항 13에 있어서, 경피 신경 자극은 학습 향상 자극(learning-enhancing stimulus) 또는 기억 차단 자극(memory-blocking stimulus)인, 방법.
조항 25. 조항 13에 있어서, 경피 신경 자극을 피험자의 뇌 신경, 피험자의 미주 신경(vagal nerve), 피험자의 삼차 신경(trigeminal nerve), 피험자의 설인 신경(glossopharyngeal nerve), 피험자의 귀의 귓바퀴를 신경 자극하는 말초 신경 구조물, 피험자의 귀의 외이도를 신경 자극하는 말초 신경 구조물, 또는 피험자의 귀의 외이를 신경 자극하는 말초 신경 구조물 중 적어도 하나에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 26. 조항 13에 있어서, 인터페이스 디바이스를 사용하여, 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 수신하는 단계; 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해 전기 제어 회로부로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하는 단계; 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 전기 제어 회로부에서 수신하는 단계; 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 피험자에게 제공하는 단계; 및 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자로부터 입력을 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 27. 조항 13에 있어서,
연습 세션 스케줄을 생성하는 단계;
연습 세션 스케줄을 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하는 단계; 및
데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
조항 28. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
전기 제어 회로부의 제어 하에서, 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 신경 자극기를 통해 경피 신경 자극을 피험자의 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어;
전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 통해, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어;
적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수를 제어하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 29. 조항 28에 있어서, 적어도 하나의 일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 인터페이스 디바이스를 사용하여, 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 명령어; 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 전기 제어 회로부로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하기 위한 하나 이상의 명령어; 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 전기 제어 회로부에서 수신하기 위한 하나 이상의 명령어; 또는 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 피험자에게 제공하거나 피험자로부터 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 명령어 중 적어도 하나를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 30. 조항 28에 있어서, 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는
연습 세션 스케줄을 생성하기 위한 하나 이상의 명령어;
연습 세션 스케줄을 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 31. 조항 28에 있어서, 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는,
트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 활동을 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 32. 조항 31에 있어서, 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어는 적어도 하나의 연습 세션의 시간, 날짜, 또는 지속기간 중 적어도 하나를 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함하고; 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있거나; 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 보상 모듈을 사용하여, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 33. 조항 31에 있어서, 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 34. 조항 33에 있어서, 보고 회로부를 사용하여 보고하기 위한 하나 이상의 명령어는 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈(scoring module)에 제공하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함하고; 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있거나; 또는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 35. 학습을 향상시키기 위한 시스템으로서,
피험자의 뇌 신경을 자극하기 위한 비침습적 디바이스 - 디바이스는 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 포함함 -;
피험자의 적어도 하나의 신경 활동을 감지하도록 적합화된 적어도 하나의 신경 센서;
특정 활동을 반복하여 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성된 프롬프팅 시스템; 및
전기 제어 회로부를 포함하고, 전기 제어 회로부는
경피 신경 자극기를 사용하여 경피 신경 자극을 뇌 신경에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부;
프롬프팅 시스템에 의해 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부; 및
적어도 하나의 프롬프트에 의해 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 특정 활동의 반복 횟수 및 적어도 하나의 프롬프트에 대한 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부를 포함하는, 시스템.
조항 36. 조항 35에 있어서, 근육들을 자극하기 위한 전극들을 포함하는, 시스템.
조항 37. 조항 35에 있어서, 경피 신경 자극기는 이어버드(earbud), TENS 유닛(TENS unit), 또는 패치 전극 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 38. 조항 35에 있어서, 프롬프팅 시스템은 정신 과제, 인지 과제, 기억 과제, 회상 과제, 운동 과제, 운동 스킬 학습(motor skill learning)에 관련된 운동 과제, 운동 기억에 관련된 운동 과제, 신경병증(neuropathy)을 감소시키는 것에 관련된 과제, 또는 자율 신경병증(autonomic neuropathy)을 감소시키는 것에 관련된 과제 중 적어도 하나를 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성되는, 시스템.
조항 39. 훈련 시스템으로서,
피험자의 귀에 전달하기 위한 사운드 출력의 사운드 소스에 의한 생성(production)을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키도록 적합화된 오디오 신호 소스 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응함 -;
피험자의 귀에 의해 휴대되도록 적합화된 적어도 하나의 이어피스(earpiece);
적어도 하나의 이어피스와 연관된 적어도 하나의 뇌 신경 자극기 - 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는 사운드 패턴과 관련하여 피험자의 뇌 신경에 학습 향상 자극을 전달하도록 적합화되어 있고, 학습 향상 자극은 피험자에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 -;
적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 동작가능하게 접속되고 적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 의한 학습 향상 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극 제어 신호를 발생시키도록 구성된 자극기 구동기; 및
오디오 신호 소스 및 자극기 구동기에 동작가능하게 접속되고 오디오 신호 소스에 의한 오디오 신호의 발생 및 자극기 구동기에 의한 자극 제어 신호의 발생 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어기를 포함하는, 시스템.
조항 40. 조항 39에 있어서, 제어기는 사운드 패턴 및 학습 향상 자극에 대응하는 사운드 출력의 전달의 타이밍을 제어하도록 오디오 신호 소스 및 자극기 구동기 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되는, 시스템.
조항 41. 조항 39에 있어서,
사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트(visual prompt)를 피험자에게 제공하도록 적합화된 디스플레이 및
디스플레이를 통한 시각적 프롬프트의 제시(presentation)를 제어하도록 구성된 디스플레이 제어기를 추가로 포함하는, 시스템.
조항 42. 조항 41에 있어서, 디스플레이 제어기는 사운드 패턴의 표현을 포함하는 악보(musical score), 사운드 패턴을 표현하는 텍스트를 포함하는 스크립트, 사운드 패턴에 대응하는 안무(choreography)의 시각적 표현, 또는 사운드 패턴에 대응하는 안무 동작들(choreographed movements)의 비디오 수행(video performance) 중 적어도 하나를 디스플레이하는 것을 통해 제시를 제어하도록 구성되는, 시스템.
조항 43. 조항 39에 있어서, 제어기에 동작가능하게 접속되는, 피험자의 주의성(attentiveness)을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 주의력 센서(attention sensor)를 추가로 포함하는, 시스템.
조항 44. 조항 43에 있어서, 주의력 센서에 동작가능하게 접속된 주의력 트래킹 모듈을 포함하고, 주의력 트래킹 모듈은 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 피험자의 주의성을 검출하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 45. 조항 39에 있어서, 보상을 피험자에 전달하도록 적합화된 보상 모듈을 추가로 포함하는, 시스템.
조항 46. 조항 39에 있어서, 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는 기계 자극기, 전기 자극기, 자기 자극기, 전자기 자극기, 열 자극기, 음향 자극기, 및 초음파 자극기 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 47. 조항 39에 있어서, 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는, 이어피스가 피험자의 귀에 의해 휴대될 때 자극을 미주 신경, 설인 신경, 외이도, 외이, 또는 귓바퀴 중 적어도 하나에 전달하도록 배치되도록, 적어도 하나의 이어피스에 부착되는, 시스템.
조항 48. 조항 39에 있어서, 피험자 및 적어도 하나의 부가 당사자 중 적어도 하나에 통지를 전달하도록 적합화된 통지 시스템; 오디오 경보 톤(audio alarm tone), 구두 통지, 가시적 통지(visible notification), 촉각적 통지, 또는 데이터 저장 위치에 저장되는 전자 통지 또는 적어도 하나의 부가 위치로 전송되는 전자 통지 중 적어도 하나를 발생시키도록 적합화된 통지 시스템; 제어기에 동작가능하게 커플링되고 제어기와 컴퓨팅 또는 통신 네트워크 사이의 통신을 제공하도록 적합화된 통신 회로부; 또는 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고를 제공하도록 적합화된 보고 회로부 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 시스템.
조항 49. 조항 39에 있어서, 제어기에 동작가능하게 접속되고 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴을 감지하도록 적합화된 적어도 하나의 사운드 센서를 추가로 포함하는, 시스템.
조항 50. 조항 49에 있어서, 피험자에 의해 생성된 감지된 사운드 패턴에 기초하여 피험자에 의한 사운드 패턴에 대응하는 학습을 평가하도록 적합화된 수행 평가 모듈을 추가로 포함하는, 시스템.
조항 51. 조항 50에 있어서, 수행 평가 모듈은 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 오디오 파형을 결정하고 이를 목표 오디오 파형과 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 리듬을 결정하고 이를 목표 리듬과 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 템포를 결정하고 이를 목표 템포와 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 피치를 결정하고 이를 목표 피치와 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 억양(intonation)을 결정하고 이를 목표 억양과 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 강세(emphasis)를 결정하고 이를 목표 강세와 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 발음을 결정하고 이를 목표 발음과 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 단어를 결정하고 이를 목표 단어와 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 단어 의미를 결정하고 이를 목표 단어 의미와 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 문법을 결정하고 이를 목표 문법과 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 어순(word order)을 결정하고 이를 목표 어순과 비교하거나; 감지된 사운드 패턴으로부터 하나 이상의 자순(letter order)을 결정하고 그것을 목표 자순과 비교하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 52. 조항 50에 있어서, 수행 평가 모듈은 피험자에 의한 가청 과제의 수행에 적어도 하나의 수행 등급(performance rating)을 부여하도록 적합화된 수행 등급 시스템을 포함하는, 시스템.
조항 53. 조항 52에 있어서, 자극을 피험자에 전달하는 것은 수행 등급에 적어도 부분적으로 기초하는, 시스템.
조항 54. 조항 52에 있어서, 수행 등급에 적어도 부분적으로 기초하여 학습을 차단하는 자극을 전달하도록 구성된 학습 차단 자극 소스를 포함하는, 시스템.
조항 55. 조항 52에 있어서, 적어도 하나의 수행 등급에 기초하여 피드백을 피험자에게 제공하도록 적합화된 피드백 시스템; 또는 적어도 하나의 수행 등급에 기초하여 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고를 제공하도록 적합화된 보고 회로부 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 56. 사운드 패턴에 대응하는 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키기 위한 방법으로서,
제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에서의 사운드 소스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키는 단계 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 피험자에 의해 학습될 과제는 사운드 패턴에 대응함 -;
제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 피험자의 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키는 단계 - 신경 자극은 피험자에 의한 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -;
자극기 구동기에 응답하여 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용하여 신경 자극을 전달하는 단계;
오디오 신호에 응답하여 사운드 소스를 사용하여 이어피스를 통해 피험자의 귀에 사운드 출력을 전달하는 단계; 및
제어기를 사용하여, 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 자극 제어 신호에 응답한 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트(coordinate)하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 57. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에서의 사운드 소스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 피험자에 의해 학습될 과제는 사운드 패턴에 대응함 -;
제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 피험자의 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 신경 자극은 피험자에 의한 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -; 및
제어기를 사용하여, 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 자극 제어 신호에 응답한 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 58. 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키기 위한 학습 시스템으로서,
피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극을 전달하기 위한 신경 자극기;
신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기;
사운드 출력을 피험자에게 제공하도록 적합화된 사운드 소스;
개인 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 개인 컴퓨팅 디바이스는
프로세서;
사운드 소스에 의한 사운드 출력의 전달을 구동하도록 적합화된 오디오 신호 소스;
디스플레이;
사운드 소스 및 디스플레이 중 적어도 하나를 통해 사운드 패턴의 예제(example)를 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈(example module);
신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달과 관련하여, 사운드 소스, 디스플레이, 또는 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 프롬프트의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈(prompting module)을 포함하는, 시스템.
조항 59. 조항 58에 있어서, 프롬프팅 모듈은 사운드 소스를 통해 가청 프롬프트의 전달을 구동하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 60. 조항 58에 있어서, 프롬프팅 모듈은 부가 출력 디바이스를 통해 촉각적 또는 햅틱 프롬프트의 전달을 구동하도록 적합화되어 있고, 부가 출력 디바이스는 촉각적 또는 햅틱 자극 소스를 포함하는, 시스템.
조항 61. 조항 58에 있어서, 예제 모듈은 적어도 하나의 사운드 소스를 통한 피험자에 대한 사운드 패턴의 가청 예제; 디스플레이를 통한 피험자에 대한 사운드 패턴의 시각적 표현; 디스플레이 상의 악보; 디스플레이 상의 텍스트; 또는 시각적 표현 내의 시변 위치를 나타내는 시각적 표현에서의 하나 이상의 마커 중 적어도 하나를 전달하는 것을 제어하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 62. 조항 58에 있어서, 신경 자극기는 신경 자극을 피험자의 말초 신경 구조물, 피험자의 뇌 신경, 또는 피험자의 뇌 중 적어도 하나에 전달하도록 구성되는, 시스템.
조항 63. 조항 58에 있어서, 프롬프팅 모듈은 신경 자극의 전달보다 앞선 설정된 간격, 신경 자극의 전달에 후속하는 설정된 간격, 또는 신경 자극의 전달과 적어도 부분적으로 오버랩하는 시간에서 프롬프트의 전달을 구동하도록 구성되는, 시스템.
조항 64. 조항 58에 있어서, 사운드 패턴의 예제를 표현하는 데이터를 저장하기 위한 적어도 하나의 데이터 구조를 포함하는 데이터 저장 위치 - 예제 모듈은 데이터 저장 위치로부터 사운드 패턴의 예제를 검색하도록 적합화되어 있음 -; 통신 또는 컴퓨팅 네트워크를 통해 원격 위치로부터 사운드 패턴의 예제를 표현하는 데이터를 수신하기 위한 통신 회로부; 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 저장하도록 구성된 적어도 하나의 데이터 저장 구조를 포함하는 데이터 저장 위치; 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 통신 또는 컴퓨팅 네트워크를 통해 원격 위치로 전송하기 위한 통신 회로부; 또는 예제, 프롬프트, 및 신경 자극 중 적어도 하나에 관련된 정보를 피험자로부터 수신하기 위한 사용자 인터페이스 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 65. 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키는 방법으로서,
제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하는 단계;
제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서(mentally) 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하는 단계; 및
프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계 - 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 포함하는, 방법.
조항 66. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 사운드 패턴의 예제를 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어;
제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 사운드 패턴을 머리속에서 리허설하도록 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
프롬프트와 관련하여 신경 자극을 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어 - 신경 자극은 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 67. 피험자에 의한 운동 과제(motor task)의 학습을 향상시키기 위한 시스템으로서,
피험자에 의한 운동 과제의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극을 전달하기 위한 경피 신경 자극기;
경피 신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기;
피험자에 의한 운동 과제의 수행을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 감지 시스템;
사운드 소스;
개인 컴퓨팅 디바이스를 포함하고, 개인 컴퓨팅 디바이스는
프로세서;
디스플레이;
데이터 저장 위치;
사운드 소스에 의한 사운드 출력의 전달을 구동하도록 적합화된 오디오 신호 소스;
사운드 소스, 디스플레이, 또는 제1 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해 운동 과제의 예제를 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈;
운동 과제를 수행하도록 피험자를 프롬프팅하기 위해, 신경 자극기에 의한 신경 자극의 전달과 관련하여, 사운드 소스, 디스플레이, 또는 제2 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 프롬프트의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈; 및
감지 시스템에 의해 감지된 적어도 하나의 파라미터를 프로세싱하기 위한 수행 평가 모듈(performance assessment module)을 포함하는, 시스템.
조항 68. 조항 67에 있어서, 제1 부가 출력 디바이스와 제2 부가 출력 디바이스는 동일한 디바이스인, 시스템.
조항 69. 조항 67에 있어서, 감지 시스템은 피험자에 의한 운동 과제의 수행을 나타내는 복수의 파라미터들을 감지하도록 적합화된 복수의 센서들을 포함하고, 수행 평가 모듈은 피험자에 의한 운동 과제의 수행을 평가하기 위해 복수의 파라미터들을 프로세싱하도록 구성되는, 시스템.
조항 70. 조항 67에 있어서, 프롬프팅 모듈은 제2 부가 출력 디바이스를 통한 프롬프트의 전달을 제어하도록 구성되는, 시스템.
조항 71. 조항 67에 있어서, 경피 신경 자극기는 이어버드 내에 통합되거나, 헤드폰 내에 통합되거나, 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 피팅하도록 구성되거나, 또는 패치 전극을 포함하는, 시스템.
조항 72. 조항 67에 있어서, 경피 신경 자극기는 피험자의 귀의 적어도 일 부분에 피팅하도록 그리고 피험자의 외이도, 피험자의 귓바퀴, 또는 피험자의 외이 중 적어도 하나에 자극을 전달하도록 구성되는, 시스템.
조항 73. 조항 67에 있어서, 경피 신경 자극기는 자극을 피험자의 말초 신경, 뇌 신경, 미주 신경, 설인 신경, 삼차 신경, 또는 뇌 중 적어도 하나에 전달하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 74. 조항 67에 있어서, 감지 시스템은 스포츠 관련 운동 과제의 수행 또는 일상 생활의 활동과 연관된 운동 과제의 수행을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하도록 구성되는, 시스템.
조항 75. 조항 67에 있어서, 감지 시스템은 피험자에 부착가능하거나, 웨어러블 아이템에 내장되거나, 웨어러블 아이템에 부착되거나, 운동 기구 아이템(item of athletic equipment) 내에 위치되거나, 운동 기구 아이템 상에 위치되는 하나 이상의 센서를 포함하는, 시스템.
조항 76. 조항 67에 있어서, 감지 시스템은 건식 전극(dry electrode), 전자 피부(epidermal electronics), 부착형 가속도계(adherent accelerometer), 카메라, 가속도계, 경사계, 힘 센서, 압력 센서, 모션 센서, 온도 센서, 광학 센서, 산소화 센서, 또는 EMG 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 77. 조항 67에 있어서, 감지 시스템은 웨어러블 아이템에 내장되거나 부착되는 하나 이상의 센서를 포함하며, 웨어러블 아이템은 가먼트(garment), 의류 아이템(item of clothing), 헤드웨어 아이템(item of headwear), 보석 아이템, 손목 밴드, 헤드밴드, 벨트, 하네스(harness), 신발 아이템, 안경, 고글, 또는 헬멧 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 78. 조항 67에 있어서, 예제 모듈은 사운드 소스, 디스플레이, 또는 제1 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 운동 과제의 예제의 전달을 제어하도록 구성되는, 시스템.
조항 79. 조항 67에 있어서, 제1 부가 출력 디바이스 및 제2 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나는 제어가능한 압박 가먼트(controllable compression garment), 전기 자극 디바이스, 힘 인가 디바이스(force applying device), 진동촉각 디바이스, 또는 햅틱 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
조항 80. 조항 67에 있어서, 피험자가 운동 과제를 연습하는 연습 세션들을 트래킹하고 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 트래킹 모듈을 포함하는, 시스템.
조항 81. 조항 80에 있어서, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하기 위한 보고 회로부를 포함하는, 시스템.
조항 82. 조항 80에 있어서, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하기 위한 보상 모듈을 포함하는, 시스템.
조항 83. 조항 82에 있어서, 감지 시스템은 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 주의력 센서를 포함하는, 시스템.
조항 84. 조항 83에 있어서, 주의력 센서에 동작가능하게 접속된 주의력 트래킹 모듈을 포함하고, 주의력 트래킹 모듈은 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 피험자의 주의성을 검출하도록 적합화되어 있는, 시스템.
조항 85. 복잡한 운동 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키는 방법으로서,
개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제(priming example)를 피험자에 제시하는 단계 - 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -;
제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 피험자에 지시하는 단계;
제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 피험자에게 제공하는 단계;
제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제를 피험자에 제시하는 단계;
제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 피험자에 전달하는 단계; 및
제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 리허설 예제를 피험자에 제시하는 것을 반복하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 86. 조항 85에 있어서, 프라이밍 예제는 리허설 예제와 상이한, 방법.
조항 87. 조항 85에 있어서, 프라이밍 예제는 리허설 예제와 동일한, 방법.
조항 88. 조항 85에 있어서, 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 시청각적 표현, 복잡한 운동 과제의 시각적 표현, 또는 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스 중 적어도 하나를 제시하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 89. 조항 85에 있어서, 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 수행의 비디오 레코딩 또는 복잡한 운동 과제의 하나 이상의 양태를 표현하는 애니메이션 중 적어도 하나를 제시하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 90. 조항 85에 있어서, 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 다수의 컴포넌트들의 수행을 위한 구두 지시들(verbal instructions) 또는 큐들(cues); 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 동기화된 복수의 톤들 또는 피치들; 또는 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 대응하는 음악 중 적어도 하나를 제시하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 91. 조항 85에 있어서, 리허설 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 시청각적 표현; 복잡한 운동 과제의 시각적 표현; 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스; 복잡한 운동 과제의 수행의 비디오 레코딩; 또는 복잡한 운동 과제의 하나 이상의 양태를 표현하는 애니메이션 중 적어도 하나를 제시하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 92. 조항 85에 있어서, 리허설 예제를 제시하는 단계는 복잡한 운동 과제의 다수의 컴포넌트들의 수행을 위한 구두 지시들 또는 큐들; 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 동기화된 복수의 톤들 또는 피치들; 또는 복잡한 운동 과제의 순차적 컴포넌트들에 대응하는 음악 중 적어도 하나를 제시하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 93. 조항 85에 있어서, 감지 시스템을 사용하여 피험자에 의한 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 94. 조항 93에 있어서, 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행을 검출하는 단계는 피험자에 의한 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; 피험자에 의한 신체 활동의 수행을 검출하는 단계; 피험자에 의한 2개 이상의 관련된 신체 또는 정신 활동의 수행을 검출하는 단계; EEG 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; EMG 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 산소화 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 모션 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 압력 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 힘 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 가속도계를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 경사계를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 이식형 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 원격 카메라를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 마이크로폰을 사용하여 신호를 검출하는 단계; 웨어러블 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 피험자에 의해 휴대되는 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계; 또는 피험자에 의해 휴대되는 기기, 기구, 또는 장비 물품 내의 또는 그 상의 센서를 사용하여 신호를 검출하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 95. 조항 93에 있어서, 피드백 시스템을 사용하여, 피험자에 의한 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행에 관한 피드백을 피험자에게 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 96. 조항 95에 있어서, 피드백을 피험자에게 제공하는 단계는 디스플레이, 라이트, 스피커, 진동기, 힘 인가 요소, 전기 자극기, 또는 후각 자극 소스 중 적어도 하나를 사용하여 피드백을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 97. 조항 85에 있어서, 보조 자극 소스를 사용하여 보조 자극을 피험자에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 98. 조항 97에 있어서, 보조 자극을 피험자에 전달하는 단계는 TENS 유닛, 근육 자극기, 신경 자극기, 기계 보조 디바이스, 기계 자극기, 기계적 구속(mechanical restraint), 열 자극기, 힘 인가 요소, 후각 자극 소스, 미각 자극 소스(gustatory stimulus source), 통각 자극 소스(nociceptive stimulus source), 진동기, 또는 청각 자극 소스 중 적어도 하나를 사용하여 자극을 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 99. 조항 85에 있어서,
연습 세션 스케줄을 생성하는 단계;
연습 세션 스케줄을 제어기에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하는 단계; 및
데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어기에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키는 단계를 포함하는, 방법.
조항 100. 조항 99에 있어서,
트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 복잡한 운동 과제를 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하는 단계; 및
트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 101. 조항 100에 있어서, 연습 세션 데이터는 적어도 하나의 연습 세션의 시간; 적어도 하나의 연습 세션의 날짜; 또는 적어도 하나의 연습 세션의 지속기간 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 102. 조항 100에 있어서, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키는 단계; 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하는 단계; 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈에 제공하는 단계; 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계; 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 수행에 대비한 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 피험자에게 부여하는 단계; 보상 모듈을 사용하여, 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 피험자 계정으로 전송하는 단계; 또는 사용자 인터페이스를 통해 긍정적 피드백을 피험자에게 제공하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 103. 조항 85에 있어서, 주의력 센서를 사용하여, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계를 포함하는, 방법.
조항 104. 조항 103에 있어서, 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계는 EEG 센서를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 아이 트래킹 센서(eye tracking sensor)를 사용하여 신호를 감지하는 단계; EMG 센서를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 모션 센서를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 힘 센서를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 압력 센서를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 가속도계를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 웨어러블 센서를 사용하여 신호를 감지하는 단계; 또는 카메라를 사용하여 신호를 감지하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 105. 조항 85에 있어서, 학습 향상 신경 자극을 전달하는 단계는 경피 신경 자극을 전달하는 단계, 자극을 피험자의 뇌 신경에 전달하는 단계, 자극을 피험자의 미주 신경에 전달하는 단계, 자극을 피험자의 삼차 신경에 전달하는 단계, 자극을 피험자의 설인 신경에 전달하는 단계, 자극을 피험자의 귀의 귓바퀴를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계, 자극을 피험자의 귀의 외이도를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계, 또는 자극을 피험자의 귀의 외이를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 106. 조항 85에 있어서, 신경 자극 소스에 의한 학습 향상 신경 자극의 전달을 제어하기 위한 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 인터페이스 디바이스를 사용하여 수신하는 단계; 제어기로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하는 단계; 제어기에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 제어기에서 수신하는 단계; 또는 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 피험자에게 제공하고 피험자로부터 입력을 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
조항 107. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어 - 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -;
제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 피험자에 지시하기 위한 하나 이상의 명령어;
제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어;
제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 리허설 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어;
제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 리허설 예제를 피험자에 제시하는 것을 반복하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 108. 조항 107에 있어서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는
연습 세션 스케줄을 생성하기 위한 하나 이상의 명령어;
연습 세션 스케줄을 제어기에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
데이터 저장 위치에 저장된 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 피험자에게 상기시키기 위해 제어기에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
조항 109. 조항 107에 있어서, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는
트래킹 모듈을 사용하여, 피험자가 복잡한 운동 과제를 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.

Claims (49)

  1. 활동의 학습을 향상시키기 위한 시스템으로서,
    피험자의 귀의 적어도 일부분 내에 또는 그 상에 피팅(fit)하도록 구성된 하우징;
    상기 하우징 내에 또는 그 상에 위치되고 경피 신경 자극(transcutaneous neural stimulus)을 상기 피험자의 상기 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물(peripheral neural structure)에 전달하도록 구성된 신경 자극기;
    특정 활동을 반복하여 수행하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성된 프롬프팅 시스템(prompting system); 및
    전기 제어 회로부
    를 포함하고, 상기 전기 제어 회로부는
    상기 신경 자극기를 사용하여 상기 경피 신경 자극을 상기 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부;
    상기 프롬프팅 시스템에 의해 상기 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부(prompter control circuitry); 및
    상기 적어도 하나의 프롬프트에 의해 상기 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 상기 특정 활동의 반복 횟수 및 상기 적어도 하나의 프롬프트에 대한 상기 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부
    를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피험자에 의한 상기 활동의 수행(performance)을 검출하기 위한 감지 시스템을 포함하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 감지 시스템은 EEG 센서, EMG 센서, 산소화 센서, 모션 센서, 압력 센서, 힘 센서, 가속도계, 경사계, 이식형 센서, 웨어러블 센서, 상기 피험자에 의해 휴대된 센서, 상기 피험자에 의해 휴대된 기기(instrument), 기구(implement), 또는 장비 물품(article of equipment) 내의 또는 그 상의 센서, 원격 카메라, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프롬프팅 시스템은 상기 하우징 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치되고; 상기 프롬프팅 시스템은 웨어러블 아이템으로서 구성되거나; 또는 상기 프롬프팅 시스템은 기기, 기구, 장비 물품, 또는 의류 물품(article of clothing)에 부착하도록 또는 그 내에 또는 그 상에 장착하도록 구성되는, 시스템.
  5. 학습을 향상시키는 방법으로서,
    피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 하우징 내에 하우징된 신경 자극기를 사용하여, 경피 신경 자극을 상기 피험자의 상기 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 - 상기 신경 자극기는 상기 신경 자극기에 동작가능하게 커플링된 전기 제어 회로부에 의해 제어됨 -;
    상기 전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 사용하여, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 상기 피험자에 전달하는 단계 - 상기 전기 제어 회로부는 상기 프롬프팅 시스템에 동작가능하게 커플링됨 -;
    상기 전기 제어 회로부를 사용하여,
    상기 적어도 하나의 프롬프트에 대한 상기 경피 신경 자극의 전달의 타이밍; 및
    상기 적어도 하나의 프롬프트에 의해 상기 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 상기 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 감지 시스템을 사용하여 상기 피험자에 의한 상기 활동의 수행을 검출하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제5항에 있어서, 보조 자극 소스를 사용하여 보조 자극을 상기 피험자에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    트래킹 모듈을 사용하여, 상기 피험자가 상기 활동을 연습하는 적어도 하나의 연습 세션(practice session)에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하는 단계; 및
    상기 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 상기 특정 활동의 반복 횟수를 제어하는 단계는 상기 반복 횟수 각각에 대해 하나의 프롬프트의 전달을 제어하는 단계; 상기 반복 횟수를 상기 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트 및 상기 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트의 전달을 제어하는 단계; 수행되어야 하는 상기 특정 활동을 상기 피험자에게 통보하는 제1 프롬프트 및 상기 반복 횟수 각각에 대해 한 번씩 반복되는 제2 프롬프트의 전달을 제어하는 단계; 또는 고정된 시간 기간 동안 고정된 레이트로 상기 적어도 하나의 프롬프트의 전달을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계는 개인 컴퓨팅 디바이스를 통해 상기 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계; 웨어러블 아이템을 통해 상기 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계; 기기, 기구, 장비 물품, 또는 의류 물품에 부착되는 또는 그 내에 또는 그 상에 장착되는 프롬프팅 시스템을 통해 상기 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계; 또는 디스플레이, 라이트(light), 스피커, 진동기, 전기 자극기, 및 후각 자극 소스 중 2개 이상을 통해 상기 적어도 하나의 프롬프트를 전달하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 경피 신경 자극은 학습 향상 자극(learning-enhancing stimulus) 또는 기억 차단 자극(memory-blocking stimulus)인, 방법.
  12. 제5항에 있어서, 상기 경피 신경 자극을 상기 피험자의 뇌 신경(cranial nerve), 상기 피험자의 미주 신경(vagal nerve), 상기 피험자의 삼차 신경(trigeminal nerve), 상기 피험자의 설인 신경(glossopharyngeal nerve), 상기 피험자의 상기 귀의 귓바퀴(pinna)를 신경 자극하는 말초 신경 구조물, 상기 피험자의 상기 귀의 외이도(ear canal)를 신경 자극하는 말초 신경 구조물, 또는 상기 피험자의 상기 귀의 외이(concha)를 신경 자극하는 말초 신경 구조물 중 적어도 하나에 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  13. 제5항에 있어서, 인터페이스 디바이스를 사용하여, 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 수신하는 단계; 상기 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해 상기 전기 제어 회로부로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하는 단계; 상기 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해 상기 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 상기 전기 제어 회로부에서 수신하는 단계; 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 상기 피험자에게 제공하는 단계; 및 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 상기 피험자로부터 입력을 수신하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  14. 제5항에 있어서,
    연습 세션 스케줄을 생성하는 단계;
    상기 연습 세션 스케줄을 상기 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하는 단계; 및
    상기 데이터 저장 위치에 저장된 상기 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 상기 피험자에게 상기(remind)시키기 위해 상기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 상기 피험자에 전달하기 위한 리마인더들(reminders)을 발생시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  15. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    전기 제어 회로부의 제어 하에서, 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 또는 그 상에 피팅된 신경 자극기를 통해 경피 신경 자극을 상기 피험자의 상기 귀 내에 또는 그 상에 적어도 부분적으로 위치된 말초 신경 구조물에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 전기 제어 회로부의 제어 하의 프롬프팅 시스템을 통해, 특정 활동을 반복하여 수행하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 적어도 하나의 프롬프트에 대한 상기 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
    상기 적어도 하나의 프롬프트에 의해 상기 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 상기 특정 활동의 반복 횟수를 제어하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는(bearing) 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 인터페이스 디바이스를 사용하여, 자극 파라미터들을 설정하기 위한 제어 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 명령어; 상기 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 상기 전기 제어 회로부로부터의 통신을 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로 송신하기 위한 하나 이상의 명령어; 상기 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 통신 회로부를 통해, 컴퓨팅 또는 통신 네트워크로부터의 통신을 상기 전기 제어 회로부에서 수신하기 위한 하나 이상의 명령어; 또는 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 출력을 상기 피험자에게 제공하거나 상기 피험자로부터 입력을 수신하기 위한 하나 이상의 명령어 중 적어도 하나를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는
    연습 세션 스케줄을 생성하기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 연습 세션 스케줄을 상기 전기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
    상기 데이터 저장 위치에 저장된 상기 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 상기 피험자에게 상기시키기 위해 상기 제어 회로부에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 상기 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  18. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는
    트래킹 모듈을 사용하여, 상기 피험자가 상기 활동을 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
    상기 트래킹된 연습 세션 데이터를 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  19. 제18항에 있어서, 상기 트래킹된 연습 세션 데이터를 상기 데이터 저장 위치에 저장하기 위한 상기 하나 이상의 명령어는 적어도 하나의 연습 세션의 시간, 날짜, 또는 지속기간 중 적어도 하나를 저장하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함하고; 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있거나; 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 보상 모듈을 사용하여, 상기 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 상기 피험자 계정으로 전송하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  20. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 상기 피험자, 부모, 교사(instructor), 코치, 의료 제공자(medical care provider), 동료(peer), 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  21. 제20항에 있어서, 상기 보고 회로부를 사용하여 보고하기 위한 상기 하나 이상의 명령어는 상기 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈(scoring module)에 제공하기 위한 하나 이상의 명령어를 포함하고; 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 상기 스코어링 모듈을 사용하여, 상기 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 상기 피험자의 상기 수행에 기초하여 점수(score) 또는 랭킹(ranking)을 상기 피험자에게 부여(assign)하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있거나; 또는 상기 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는, 상기 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 상기 수행에 대비한(relative to) 상기 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 상기 피험자에게 부여하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  22. 학습을 향상시키기 위한 시스템으로서,
    피험자의 뇌 신경을 자극하기 위한 비침습적 디바이스 - 상기 디바이스는 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 포함함 -;
    상기 피험자의 적어도 하나의 신경 활동을 감지하도록 적합화된 적어도 하나의 신경 센서;
    특정 활동을 반복하여 수행하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위한 적어도 하나의 프롬프트를 전달하도록 구성된 프롬프팅 시스템; 및
    전기 제어 회로부
    를 포함하고, 상기 전기 제어 회로부는
    상기 경피 신경 자극기를 사용하여 경피 신경 자극을 상기 뇌 신경에 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 자극 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 자극기 제어 회로부;
    상기 프롬프팅 시스템에 의해 상기 프롬프트를 전달하는 것을 제어하기 위한 적어도 하나의 프롬프트 제어 신호를 발생시키도록 적합화된 프롬프터 제어 회로부; 및
    상기 적어도 하나의 프롬프트에 의해 상기 피험자가 수행하도록 프롬프팅되는 상기 특정 활동의 반복 횟수 및 상기 적어도 하나의 프롬프트에 대한 상기 경피 신경 자극의 전달의 타이밍을 제어하기 위한 타이밍 제어 회로부를 포함하는, 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 상기 경피 신경 자극기는 이어버드(earbud), TENS 유닛(TENS unit), 또는 패치 전극 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  24. 훈련 시스템으로서,
    상기 피험자의 상기 귀에 전달하기 위한 사운드 출력의 사운드 소스에 의한 생성(production)을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키도록 적합화된 오디오 신호 소스 - 상기 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응함 -;
    상기 피험자의 상기 귀에 의해 휴대되도록 적합화된 적어도 하나의 이어피스(earpiece);
    적어도 하나의 상기 이어피스와 연관된 적어도 하나의 뇌 신경 자극기 - 상기 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는 상기 사운드 패턴과 관련하여 상기 피험자의 뇌 신경에 학습 향상 자극을 전달하도록 적합화되어 있고, 상기 학습 향상 자극은 상기 피험자에 의한 상기 사운드 패턴에 대응하는 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 -;
    상기 적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 동작가능하게 접속되고 상기 적어도 하나의 뇌 신경 자극기에 의한 상기 학습 향상 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극 제어 신호를 발생시키도록 구성된 자극기 구동기; 및
    상기 오디오 신호 소스 및 상기 자극기 구동기에 동작가능하게 접속되고 상기 오디오 신호 소스에 의한 상기 오디오 신호의 발생 및 상기 자극기 구동기에 의한 상기 자극 제어 신호의 발생 중 적어도 하나를 제어하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 사운드 패턴에 대응하는 시각적 프롬프트(visual prompt)를 상기 피험자에게 제공하도록 적합화된 디스플레이 및
    상기 디스플레이를 통한 상기 시각적 프롬프트의 제시(presentation)를 제어하도록 구성된 디스플레이 제어기
    를 추가로 포함하는, 시스템.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제어기에 동작가능하게 접속되는, 상기 피험자의 주의성(attentiveness)을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 적어도 하나의 주의력 센서(attention sensor)
    를 추가로 포함하는, 시스템.
  27. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 뇌 신경 자극기는 기계 자극기, 전기 자극기, 자기 자극기, 전자기 자극기, 열 자극기, 음향 자극기, 및 초음파 자극기 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  28. 제24항에 있어서, 상기 피험자 및 적어도 하나의 부가 당사자 중 적어도 하나에 통지를 전달하도록 적합화된 통지 시스템; 오디오 경보 톤(audio alarm tone), 구두 통지, 가시적 통지(visible notification), 촉각적 통지, 또는 데이터 저장 위치에 저장되는 전자 통지 또는 적어도 하나의 부가 위치로 전송되는 전자 통지 중 적어도 하나를 발생시키도록 적합화된 통지 시스템; 상기 제어기에 동작가능하게 커플링되고 상기 제어기와 컴퓨팅 또는 통신 네트워크 사이의 통신을 제공하도록 적합화된 통신 회로부; 또는 상기 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고를 제공하도록 적합화된 보고 회로부 중 적어도 하나를 추가로 포함하는, 시스템.
  29. 제24항에 있어서, 상기 제어기에 동작가능하게 접속되고 상기 피험자에 의해 생성된 사운드 패턴을 감지하도록 적합화된 적어도 하나의 사운드 센서
    를 추가로 포함하는, 시스템.
  30. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    제어기의 제어 하의 오디오 신호 소스를 사용하여, 피험자의 귀에 의해 휴대되는 이어피스에서의 사운드 소스에 의한 사운드 출력의 생성을 구동하기 위한 오디오 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 상기 사운드 출력은 사운드 패턴에 대응하고, 상기 피험자에 의해 학습될 과제는 상기 사운드 패턴에 대응함 -;
    상기 제어기의 제어 하의 자극기 구동기를 사용하여, 상기 적어도 하나의 이어피스와 연관되고 상기 피험자의 뇌 신경을 자극하기 위해 상기 피험자의 상기 귀 상에 배치된 적어도 하나의 경피 신경 자극기를 사용한 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 신경 자극 제어 신호를 발생시키기 위한 하나 이상의 명령어 - 상기 신경 자극은 상기 피험자에 의한 상기 과제의 학습을 향상시키도록 적합화됨 -; 및
    상기 제어기를 사용하여, 상기 사운드 출력의 전달의 타이밍에 대한 상기 자극 제어 신호에 응답한 상기 신경 자극의 전달의 타이밍을 코디네이트(coordinate)하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  31. 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키기 위한 학습 시스템으로서,
    피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극을 전달하기 위한 신경 자극기;
    상기 신경 자극기에 의한 상기 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기;
    사운드 출력을 상기 피험자에게 제공하도록 적합화된 사운드 소스;
    개인 컴퓨팅 디바이스
    를 포함하고, 상기 개인 컴퓨팅 디바이스는
    프로세서;
    상기 사운드 소스에 의한 상기 사운드 출력의 전달을 구동하도록 적합화된 오디오 신호 소스;
    디스플레이;
    상기 사운드 소스 및 상기 디스플레이 중 적어도 하나를 통해 상기 사운드 패턴의 예제(example)를 상기 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈(example module);
    상기 신경 자극기에 의한 상기 신경 자극의 전달과 관련하여, 상기 사운드 소스, 상기 디스플레이, 또는 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 프롬프트의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈(prompting module)을 포함하는, 학습 시스템.
  32. 피험자에 의한 사운드 패턴의 학습을 향상시키는 방법으로서,
    제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 상기 사운드 패턴의 예제를 상기 피험자에게 제공하는 단계;
    상기 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 상기 사운드 패턴을 머리속에서(mentally) 리허설하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하는 단계; 및
    상기 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 상기 피험자에 전달하는 단계 - 상기 신경 자극은 상기 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 상기 피험자에 의한 상기 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 -
    를 포함하는, 방법.
  33. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    제어기의 제어 하의 제1 출력 디바이스를 사용하여 상기 사운드 패턴의 예제를 상기 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 제어기에 의해 제어되는 제2 출력 디바이스를 통해, 상기 사운드 패턴을 머리속에서 리허설하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위한 프롬프트를 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
    상기 프롬프트와 관련하여 신경 자극을 상기 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어 - 상기 신경 자극은 상기 제어기에 의해 제어되는 신경 자극기를 사용하여 전달되고, 상기 피험자에 의한 상기 사운드 패턴의 학습을 향상시키도록 적합화되어 있음 - 를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  34. 피험자에 의한 운동 과제(motor task)의 학습을 향상시키기 위한 시스템으로서,
    피험자에 의한 운동 과제의 학습을 향상시키도록 적합화된 신경 자극을 전달하기 위한 경피 신경 자극기;
    상기 경피 신경 자극기에 의한 상기 신경 자극의 전달을 구동하도록 적합화된 자극기 구동기;
    상기 피험자에 의한 상기 운동 과제의 수행을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하기 위한 감지 시스템;
    사운드 소스;
    개인 컴퓨팅 디바이스
    를 포함하고, 상기 개인 컴퓨팅 디바이스는
    프로세서;
    디스플레이;
    데이터 저장 위치;
    상기 사운드 소스에 의한 사운드 출력의 전달을 구동하도록 적합화된 오디오 신호 소스;
    상기 사운드 소스, 상기 디스플레이, 또는 제1 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해 상기 운동 과제의 예제를 상기 피험자에 전달하는 것을 제어하기 위한 예제 모듈;
    상기 운동 과제를 수행하도록 상기 피험자를 프롬프팅하기 위해, 상기 신경 자극기에 의한 상기 신경 자극의 전달과 관련하여, 상기 사운드 소스, 상기 디스플레이, 또는 제2 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통한 프롬프트의 전달을 구동하기 위한 프롬프팅 모듈; 및
    상기 감지 시스템에 의해 감지된 상기 적어도 하나의 파라미터를 프로세싱하기 위한 수행 평가 모듈(performance assessment module)을 포함하는, 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 경피 신경 자극기는 이어버드 내에 통합되거나, 헤드폰 내에 통합되거나, 상기 피험자의 귀의 적어도 일 부분 내에 피팅하도록 구성되거나, 또는 패치 전극을 포함하는, 시스템.
  36. 제34항에 있어서, 상기 감지 시스템은 상기 피험자에 부착가능하거나, 웨어러블 아이템에 내장되거나, 웨어러블 아이템에 부착되거나, 운동 기구 아이템(item of athletic equipment) 내에 위치되거나, 운동 기구 아이템 상에 위치되는 하나 이상의 센서를 포함하는, 시스템.
  37. 제34항에 있어서, 상기 감지 시스템은 건식 전극(dry electrode), 전자 피부(epidermal electronics), 부착형 가속도계(adherent accelerometer), 카메라, 가속도계, 경사계, 힘 센서, 압력 센서, 모션 센서, 온도 센서, 광학 센서, 산소화 센서, 또는 EMG 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  38. 제34항에 있어서, 상기 제1 부가 출력 디바이스 및 상기 제2 부가 출력 디바이스 중 적어도 하나는 제어가능한 압박 가먼트(controllable compression garment), 전기 자극 디바이스, 힘 인가 디바이스(force applying device), 진동촉각 디바이스, 또는 햅틱 디바이스 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  39. 복잡한 운동 과제를 수행하도록 피험자를 훈련시키는 방법으로서,
    개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제(priming example)를 피험자에 제시하는 단계 - 상기 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -;
    상기 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 상기 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 상기 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 상기 피험자에 지시하는 단계;
    상기 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 상기 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 상기 피험자에게 제공하는 단계;
    상기 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 상기 리허설 예제를 상기 피험자에 제시하는 단계;
    상기 제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 상기 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 상기 피험자에 전달하는 단계; 및
    상기 제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 상기 리허설 예제를 상기 피험자에 제시하는 것을 반복하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 프라이밍 예제를 제시하는 단계는 상기 복잡한 운동 과제의 시청각적 표현, 상기 복잡한 운동 과제의 시각적 표현, 또는 상기 복잡한 운동 과제에 대응하는 오디오 시퀀스 중 적어도 하나를 제시하는 단계를 포함하는, 방법.
  41. 제39항에 있어서, 감지 시스템을 사용하여 상기 피험자에 의한 상기 복잡한 운동 과제의 적어도 일 부분의 수행을 검출하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  42. 제41항에 있어서, 피드백 시스템을 사용하여, 상기 피험자에 의한 상기 복잡한 운동 과제의 상기 적어도 일 부분의 수행에 관한 피드백을 상기 피험자에게 제공하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  43. 제39항에 있어서, 보조 자극 소스를 사용하여 보조 자극을 상기 피험자에 전달하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  44. 제39항에 있어서,
    연습 세션 스케줄을 생성하는 단계;
    상기 연습 세션 스케줄을 상기 제어기에 동작가능하게 커플링된 데이터 저장 위치에 저장하는 단계; 및
    상기 데이터 저장 위치에 저장된 상기 연습 세션 스케줄로부터의 하나 이상의 연습 세션을 상기 피험자에게 상기시키기 위해 상기 제어기에 동작가능하게 커플링된 적어도 하나의 사용자 인터페이스 디바이스를 통해 상기 피험자에 전달하기 위한 리마인더들을 발생시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    트래킹 모듈을 사용하여, 상기 피험자가 상기 복잡한 운동 과제를 연습하는 적어도 하나의 연습 세션에 관련된 연습 세션 데이터를 트래킹하는 단계; 및
    상기 트래킹된 연습 세션 데이터를 상기 데이터 저장 위치에 저장하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  46. 제45항에 있어서, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션에 기초하여 연습 세션 경향들 또는 메트릭들을 발생시키는 단계; 보고 회로부를 사용하여, 하나 이상의 트래킹된 연습 세션, 연습 세션 경향들, 또는 연습 세션 메트릭들에 관한 정보를 상기 피험자, 부모, 교사, 코치, 의료 제공자, 동료, 또는 컴퓨팅 시스템 중 하나 이상에 보고하는 단계; 상기 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초한 보고들을 스코어링 모듈에 제공하는 단계; 스코어링 모듈을 사용하여, 상기 하나 이상의 트래킹된 연습 세션 동안 상기 피험자의 상기 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 상기 피험자에게 부여하는 단계; 상기 스코어링 모듈을 사용하여, 하나 이상의 다른 개인의 상기 수행에 대비한 상기 피험자의 수행에 기초하여 점수 또는 랭킹을 상기 피험자에게 부여하는 단계; 보상 모듈을 사용하여, 상기 트래킹된 연습 세션 데이터에 기초하여 보상을 상기 피험자 계정으로 전송하는 단계; 또는 사용자 인터페이스를 통해 긍정적 피드백을 상기 피험자에게 제공하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  47. 제39항에 있어서, 주의력 센서를 사용하여, 상기 피험자의 주의성을 나타내는 적어도 하나의 파라미터를 감지하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  48. 제39항에 있어서, 상기 학습 향상 신경 자극을 전달하는 단계는 경피 신경 자극을 전달하는 단계, 자극을 상기 피험자의 뇌 신경에 전달하는 단계, 자극을 상기 피험자의 미주 신경에 전달하는 단계, 자극을 상기 피험자의 삼차 신경에 전달하는 단계, 자극을 상기 피험자의 설인 신경에 전달하는 단계, 자극을 상기 피험자의 상기 귀의 귓바퀴를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계, 자극을 상기 피험자의 상기 귀의 외이도를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계, 또는 자극을 상기 피험자의 상기 귀의 외이를 신경 자극하는 말초 신경 구조물에 전달하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  49. 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    개인 컴퓨팅 디바이스의 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 복잡한 운동 과제의 프라이밍 예제를 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어 - 상기 복잡한 운동 과제는 복수의 근육들의 활성화를 포함함 -;
    상기 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 상기 복잡한 운동 과제의 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 상기 복잡한 운동 과제를 머리속에서 리허설하도록 상기 피험자에 지시하기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 상기 리허설 예제의 적어도 하나의 제시의 시작의 통지를 상기 피험자에게 제공하기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 제어기의 제어 하의 오디오 출력 디바이스 및 시각 출력 디바이스 중 적어도 하나를 통해, 상기 리허설 예제를 상기 피험자에 제시하기 위한 하나 이상의 명령어;
    상기 제어기의 제어 하의 신경 자극 소스를 통해, 상기 리허설 예제의 적어도 하나의 제시 동안 또는 그 직후에 학습 향상 신경 자극을 상기 피험자에 전달하기 위한 하나 이상의 명령어; 및
    상기 제어기의 제어 하에서, 훈련 기간 동안 상기 리허설 예제를 상기 피험자에 제시하는 것을 반복하기 위한 하나 이상의 명령어를 담고 있는 적어도 하나의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
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