RU2768172C1

RU2768172C1 - System and method for rehabilitation (restoration) of the sense of smell and taste, as well as correction of emotional and cognitive disorders using the brain-computer interface

Info

Publication number: RU2768172C1
Application number: RU2021104994A
Authority: RU
Inventors: Владимир Александрович Буланов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Вайбрейнт Рус"
Priority date: 2021-02-26
Filing date: 2021-02-26
Publication date: 2022-03-23

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: group of inventions relates to medicine, namely to a system and method for rehabilitation of smell and taste based on the brain-computer interface. The system includes a device for displaying a training task and/or its execution, a device for registering brain activity, an olfactory display for influencing the trained function and a computer for recognizing and isolating registered brain activity signals with the ability to isolate signals of evoked potentials and signals of the olfactory cortex and interpreting the selected registered signal using a database. The computer is designed with the ability to transmit commands generated based on the interpretation of recorded brain activity signals to an olfactory display and/or to a display device based on the receive-transmit principle. At the same time, the display device is provided with a training task aimed at restoring the affected function of smell and taste. Brain activity signals are recorded by a brain activity recording device. The registered signals are transmitted to the computer. The signals of brain activity necessary for interpretation, including signals of evoked potentials and signals of the olfactory zone of the cerebral cortex, are isolated by means of a computer. The selected signals are interpreted by matching with the database. Commands generated based on the interpretation of recorded brain activity signals are transmitted to an olfactory display and/or display device. The trained function is affected using an olfactory display. Signals are transmitted to the display device. The progress and the degree of completion of the task are represented by the display device. The involvement of the patient is achieved to a greater extent in an imaginary process with a clearer and more imaginative representation of the task performed by the patient and, accordingly, an increase in the manifestation of brain activity and the joint work of several zones of the cortex and subcortical structures to complete the task, thereby increasing the effectiveness of the formation of brain activity signals.

EFFECT: increase in the effectiveness of the rehabilitation of the senses of smell and taste is provided by stimulating the restoration of smell and taste senses by forming a neural biofeedback between olfactory, visual, sound, tactile stimuli and sensations of the patient, as well as by changing the level of brain activity associated with odor recognition.

21 cl, 4 dwg

Description

Область примененияApplication area

[0001] Изобретение относится к области медицинской и социальной реабилитации и может использоваться в качестве системы и способа реабилитации при утрате или снижении обоняния (например, аносмии) и вкуса (например, агевзии) при различных нарушениях работы и заболеваниях центральной нервной системы, в том числе вследствие заболевания COVID-19.[0001] The invention relates to the field of medical and social rehabilitation and can be used as a system and method of rehabilitation in case of loss or reduction of smell (for example, anosmia) and taste (for example, ageusia) for various disorders and diseases of the central nervous system, including due to COVID-19 disease.

Уровень техникиState of the art

[0002] Из уровня техники известны "Система и метод измерения восприятия запахов и создания базы данных запахов" (пат. US 10775356B2) относящиеся к области анализа и идентификации запахов. Электронный сенсорный блок используется для приема пробы одоранта и генерации электронной подписи, характеризующей полученный в ней образец, через направляющий блок, который направляет первую часть пробы в электронный пробоотборный блок, а вторую часть пробы - к выходу. Блок управления используется для приема данных, указывающих на подпись, сгенерированную блоком считывания, и данных от пользователя (ов), указывающих на ольфакторные дескрипторы, характеризующие образец, которому анализировали пользователи, что позволяет создавать запись данных, включающую первые и вторые данные, соответствующие к тому же образцу. База данных включает данные, каждая запись которых связана с конкретным образцом одоранта, которые можно использовать для характеристики / формулирования / создания желаемого аромата на основе сравнения электронной подписи, созданной для аромата, и записей данных, подписи которых соответствуют наилучшему критерию соответствия.[0002] The "System and Method for Measuring Odor Perception and Creating an Odor Database" (US Pat. No. 10775356B2) related to the field of odor analysis and identification is known from the prior art. An electronic sensor unit is used to receive an odorant sample and generate an electronic signature characterizing the sample obtained in it, through a guide block that directs the first part of the sample to the electronic sampling unit, and the second part of the sample to the exit. The control unit is used to receive data indicative of the signature generated by the reader and data from the user(s) indicative of olfactory descriptors characterizing the sample that the users have analyzed, allowing the creation of a data record including first and second data corresponding to that same pattern. The database includes data, each record of which is associated with a specific odorant sample, which can be used to characterize/formulate/create the desired fragrance based on a comparison of the electronic signature created for the fragrance and the data records whose signatures meet the best matching criterion.

[0003] Недостатком данной системы и метода является то, что они не могут быть эффективно использованы для реабилитации пациентов с утраченным обонянием и вкусом.[0003] The disadvantage of this system and method is that they cannot be effectively used for the rehabilitation of patients with lost sense of smell and taste.

[0004] Известен «Способ лечения обонятельной дисфункции у больных острым риносинуситом" (пат. RU 2638688) в котором для восстановления обоняния дополнительно проводят многоканальную электростимуляцию на области жевательных мышц, мышц крыльев носа, круговой мышцы рта и трапеции с двух сторон.[0004] Known "Method for the treatment of olfactory dysfunction in patients with acute rhinosinusitis" (US Pat. RU 2638688) in which, to restore the sense of smell, multichannel electrical stimulation is additionally performed on the area of masticatory muscles, muscles of the wings of the nose, circular muscles of the mouth and trapezium from both sides.

[0005] Недостатком данного способа является его недостаточная эффективность при реабилитации утраченного обоняния и вкуса, т.к. в нем не регистрируется и не учитывается электрическая активность мозга, и электрическая стимуляция проводится вне связи с активацией коры головного мозга с помощью интерфейса мозг-компьютер и виртуальной реальности.[0005] The disadvantage of this method is its lack of effectiveness in the rehabilitation of the lost sense of smell and taste, tk. it does not record or take into account the electrical activity of the brain, and electrical stimulation is carried out independently of the activation of the cerebral cortex using the brain-computer interface and virtual reality.

[0006] Также известен "Способ воздействия на организм" (пат RU 2502528) в котором для восстановления обоняния дополнительно воздействуют электрическим током через электрод, помещенный в носовой ход.[0006] Also known is the "Method of influencing the body" (U.S. Pat. No. RU 2502528) in which, to restore the sense of smell, an additional electric current is applied through an electrode placed in the nasal passage.

[0007] Недостатком данного способа также является его недостаточная эффективность при реабилитации утраченного обоняния и вкуса, т.к. в нем не регистрируется и не учитывается электрическая активность мозга, и электрическая стимуляция проводится вне связи с активацией коры головного мозга с помощью интерфейса мозг-компьютер и виртуальной реальности.[0007] The disadvantage of this method is also its lack of effectiveness in the rehabilitation of the lost sense of smell and taste, tk. it does not record or take into account the electrical activity of the brain, and electrical stimulation is carried out independently of the activation of the cerebral cortex using the brain-computer interface and virtual reality.

[0008] Известна "Система для управления эффектом на сиденья в помещении для кинопоказа" (пат. RU 2512774)[0008] Known "System for controlling the effect on the seats in the room for film screening" (US Pat. RU 2512774)

[0009] Изобретение относится к системе для управления эффектом на сиденье в помещении для кинопоказа и, в частности, к системе для управления эффектом на сиденье в помещении для кинопоказа для пользователя на сиденье заднего ряда, предназначенной для легкого и безопасного управления эффектом, обеспечиваемым для пользователя самим пользователем, даже когда сиденье находится в режиме перемещения во время показа кинофильма, посредством управления эффектом, синхронизированным с кинофильмом, путем ретрансляции данных управления эффектом, введенных пользователем на сиденье заднего ряда, с использованием устройства управления эффектом сиденья переднего ряда в помещении для кинопоказа, что обеспечивает эффект (например, брызги воды, порыв воздуха или аромат), синхронизированный с кинофильмом, для пользователя на сиденье заднего ряда.[0009] The invention relates to a system for controlling a seat effect in a movie room, and more particularly to a system for controlling a seat effect in a movie room for a user in a rear seat, for easy and safe control of the effect provided to the user by the user, even when the seat is in the move mode during a movie, by controlling the effect synchronized with the movie by relaying the effect control data entered by the user in the back seat using the front seat effect control device in the movie room, which provides an effect (eg water spray, blast or fragrance) synchronized with the movie to the rear seat user.

[0010] Недостаток такого устройства заключается в невозможности его эффективного применения при реабилитации пациентов с утраченным обонянием в связи с тем, что не учитываются намерения пациента и не проводится анализ активности мозга.[0010] The disadvantage of such a device is the impossibility of its effective use in the rehabilitation of patients with lost sense of smell due to the fact that the patient's intentions are not taken into account and the brain activity is not analyzed.

[0011] Известно "Устройство для генерации аэрозоля" (пат. RU 2463077). Изобретение относится к медицинской, пищевой и парфюмерной промышленности, а именно к техническим средствам для создания аэрозоля, и может быть использовано при ингаляционной терапии.[0011] Known "Device for generating aerosol" (US Pat. RU 2463077). SUBSTANCE: invention relates to medical, food and perfume industries, namely to technical means for creating an aerosol, and can be used in inhalation therapy.

[0012] Недостатки такой системы заключаются в отсутствии возможности связать генерацию аэрозоля с выполнением реабилитационного упражнения и с активностью головного мозга пациента.[0012] The disadvantages of such a system are the inability to link the generation of an aerosol with the performance of a rehabilitation exercise and with the activity of the patient's brain.

[0013] Известен ольфактометр (пат RU 2333 19) относящийся к области медицинской техники и содержащий емкость с пахучим веществом и трубку, имеющую наконечник, приспособленный для вдыхания через нос. Ольфактометр снабжен нагнетательным вентилятором, расположенным в патрубке, в котором также расположен поворотный шибер со шкалой и указателем. Применение данного устройства позволит повышенной точностью определять остроту обоняния.[0013] Known olfactometer (US Pat RU 2333 19) related to the field of medical technology and containing a container with an odorous substance and a tube with a tip adapted for inhalation through the nose. The olfactometer is equipped with a pressure fan located in the branch pipe, which also contains a rotary gate with a scale and a pointer. The use of this device will allow you to determine the sharpness of smell with increased accuracy.

[0014] Недостатки устройства заключаются в том, что не измеряется реакция мозга на запах в момент, когда он еще не ощущается пациентом. Кроме того, невозможно связать подачу запахового стимула с выполнением реабилитационного упражнения и с активностью головного мозга пациента.[0014] The disadvantages of the device are that the reaction of the brain to the smell is not measured at the moment when it is not yet felt by the patient. In addition, it is impossible to link the supply of an odor stimulus with the performance of a rehabilitation exercise and with the activity of the patient's brain.

[0015] Известны "Устройство представления трехмерной запаховой сцены и способ представления сцены стереоскопического запаха" (пат. WO 2019184452 A1) Изобретение относится к области технологии представления стереоскопического запаха и, в частности, к устройству для представления сцены стереоскопического запаха и способу представления сцены стереоскопического запаха с использованием устройства воспроизведения сцены стереоскопического запаха. Указанный результат достигается тем, что устройство позволяет раздельно вводить ароматы в каждую ноздрю, достигая тем самым объемного восприятия запаха.[0015] "A three-dimensional odor scene presentation device and a stereoscopic odor scene presentation method" are known (US Pat. WO 2019184452 A1) using a stereoscopic scent scene reproducing device. This result is achieved by the fact that the device allows you to separately enter aromas into each nostril, thereby achieving a volume perception of the smell.

[0016] Недостаток такого устройства заключается в невозможности его эффективного применения при реабилитации пациентов с утраченным обонянием в связи с тем, что не учитываются намерения пациента и не проводится анализ активности мозга.[0016] The disadvantage of such a device is the impossibility of its effective use in the rehabilitation of patients with lost sense of smell due to the fact that the patient's intentions are not taken into account and the brain activity is not analyzed.

Раскрытие терминовTerms disclosure

[0017] Компьютер - устройство или система, способная выполнять заданную, четко определенную, изменяемую последовательность операций, а также любое устройство или группа взаимосвязанных или смежных устройств, одно или более из которых, действуя в соответствии с программой, осуществляет автоматизированную обработку данных. В рамках приведенного ниже описания, компьютер может быть представлен в виде и быть расположен в персональном компьютере (является наиболее предпочтительным вариантом), в мобильном устройстве (телефон, смартфон и т.п.), кроме того возможен вариант расположения удаленно, например, на сервере, на устройстве локальной сети или в облаке, также возможен вариант расположения на микрокомпьютере или нескольких микрокомпьютерах, встроенном в один или несколько из элементов системы.[0017] A computer is a device or system capable of performing a given, well-defined, variable sequence of operations, as well as any device or group of interconnected or adjacent devices, one or more of which, acting in accordance with a program, performs automated data processing. Within the framework of the description below, a computer can be presented in the form and be located in a personal computer (which is the most preferred option), in a mobile device (phone, smartphone, etc.), in addition, it can be located remotely, for example, on a server , on a local network device or in the cloud, it is also possible to locate it on a microcomputer or several microcomputers embedded in one or more of the system elements.

[0018] Команды на основе интерпретации зарегистрированных сигналов активности мозга - это команды, которые получены на основе обработанных компьютером сигналов активности мозга для передачи их на исполнительное устройство, например ольфакторный дисплей, для совершения воздействия на тренируемую функцию; а также команды, передаваемые на устройство отображения для демонстрации реабилитируемому пациенту хода или степени выполнения задания.[0018] Commands based on the interpretation of the registered signals of brain activity are commands that are received on the basis of computer-processed signals of brain activity for transmission to an actuating device, such as an olfactory display, to effect an effect on a trained function; as well as commands transmitted to the display device to demonstrate to the patient being rehabilitated the progress or degree of completion of the task.

[0019] Тренируемая функция - чувство, связанное с восприятием обонятельными и/или вкусовыми нервными окончаниями химического состава веществ и передачей этой информации в центральную нервную систему.[0019] A trained function is a sense associated with the perception by the olfactory and/or gustatory nerve endings of the chemical composition of substances and the transmission of this information to the central nervous system.

[0020] База данных - систематизированная совокупность информации, необходимой для работы системы, и включающая в том числе набор эталонных сигналов (характерных паттернов) мозговой активности, возникающих в ходе выполнения ментального задания, в том числе в ответ на команды и стимулы поступающие в ходе выполнения задания. База данных наполняется эталонными сигналами (паттернами) на основе результатов обучения классификаторов.[0020] Database - a systematized collection of information necessary for the operation of the system, and including, among other things, a set of reference signals (characteristic patterns) of brain activity that occur during the execution of a mental task, including in response to commands and stimuli received during execution tasks. The database is filled with reference signals (patterns) based on the results of training classifiers.

[0021] Классификатор - программный алгоритм, который после обучения выявляет паттерны активности мозга возникающие при выполнении задания.[0021] The classifier is a software algorithm that, after training, reveals patterns of brain activity that occur when performing a task.

[0022] Нейропластичность - процесс в мозге, восстанавливающий нейронные связи взамен утраченных или нарушенных в результате заболевания.[0022] Neuroplasticity is a process in the brain that restores neural connections to replace those lost or broken as a result of a disease.

[0023] Ольфакторный дисплей - устройство для подачи пациенту обонятельного стимула путем быстрого выброса небольшой порции ароматного вещества и доставки его в область обонятельных и вкусовых нервных окончаний пациента.[0023] An olfactory display is a device for supplying an olfactory stimulus to a patient by quickly ejecting a small portion of an aromatic substance and delivering it to the region of the patient's olfactory and gustatory nerve endings.

[0024] Регистрация активности мозга - процесс считывания и регистрации сигналов, возникающих в головном мозге в результате электрохимической активности нейронов. Во время мышления, либо испытывания разнообразных эмоций и чувств, происходит взаимодействие нейронов между собой через специальные отростки называемые аксонами. Данного рода взаимодействие имеет электрохимическую природу. Когда взаимодействуют большие группы нейронов (сотни тысяч) единовременно, то в результате электрохимической активности генерируется электрическое поле достаточной мощности для того, чтобы быть зарегистрированным с внешней стороны головы.[0024] Registration of brain activity - the process of reading and recording signals that occur in the brain as a result of the electrochemical activity of neurons. During thinking, or experiencing various emotions and feelings, neurons interact with each other through special processes called axons. This kind of interaction has an electrochemical nature. When large groups of neurons (hundreds of thousands) interact at the same time, as a result of electrochemical activity, an electric field of sufficient power is generated in order to be registered from the outside of the head.

Краткое описание изобретенияBrief description of the invention

[0025] Задачей заявленного изобретения является реабилитация (восстановление) у пациентов чувства обоняния и/или вкуса, утраченных или сниженных вследствие различных расстройств и заболеваний, в том числе центральной нервной системы, в том числе вследствие перенесенного заболевания COVID-19.[0025] The objective of the claimed invention is the rehabilitation (restoration) in patients of the sense of smell and / or taste, lost or reduced due to various disorders and diseases, including the central nervous system, including due to the disease COVID-19.

[0026] Технический результат изобретения заключается в увеличении эффективности реабилитации чувств обоняния и вкуса за счет использования системы и способа восстановления и методов описанных для данного изобретения, которые стимулируют восстановление обоняния и вкусовых ощущений за счет формирования нейронной биологической обратной связи между обонятельными, визуальными, звуковыми, тактильными стимулами и ощущениями пациента, а также за счет изменения уровня активности мозга, связанной с распознаванием запахов.[0026] The technical result of the invention is to increase the effectiveness of the rehabilitation of the senses of smell and taste through the use of a system and method of restoration and methods described for this invention, which stimulate the restoration of smell and taste sensations by forming a neural biofeedback between olfactory, visual, sound, tactile stimuli and sensations of the patient, as well as by changing the level of brain activity associated with the recognition of odors.

[0027] Система реабилитации данного изобретения включает:[0027] The rehabilitation system of the present invention includes:

- устройство или устройства визуального, звукового и тактильного отображения и воздействия (далее в тексте документа везде используется общий термин "устройство отображения"),- device or devices for visual, audible and tactile display and influence (hereinafter in the text of the document the general term "display device" is used throughout),

- устройство регистрации активности мозга,- device for recording brain activity,

- устройство для обонятельного воздействия на тренируемую функцию (ольфакторный дисплей),- device for olfactory influence on the trained function (olfactory display),

- компьютер, базу данных, а также программное обеспечение для распознавания и выделения зарегистрированного сигнала мозговой активности и интерпретации выделенного зарегистрированного сигнала с использованием базы данных, при этом компьютер с программным обеспечением выполнен с возможностью передавать команды, сформированные на основе интерпретации зарегистрированных сигналов мозговой активности, на ольфакторный дисплей и/или на устройство визуального отображения по принципу приема-передачи.- a computer, a database, as well as software for recognizing and extracting the registered signal of brain activity and interpreting the selected registered signal using the database, while the computer with the software is configured to transmit commands generated on the basis of the interpretation of the registered signals of brain activity to olfactory display and/or visual display device according to the principle of transmission and reception.

[0028] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой в качестве устройства отображения используется устройство виртуальной реальности.[0028] It is possible to implement a rehabilitation system in which a virtual reality device is used as a display device.

[0029] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой устройство отображения совмещено с ольфакторным дисплеем.[0029] It is possible to implement a rehabilitation system in which the display device is combined with an olfactory display.

[0030] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой в качестве устройства регистрации сигналов мозговой активности используется электроэнцефалограф.[0030] It is possible to implement a rehabilitation system in which an electroencephalograph is used as a device for recording brain activity signals.

[0031] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой в качестве устройства регистрации сигналов мозговой активности используется устройство функциональной ближней инфракрасной спектроскопии.[0031] It is possible to implement a rehabilitation system in which a functional near infrared spectroscopy device is used as a device for recording brain activity signals.

[0032] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой в качестве устройства регистрации сигналов мозговой активности используется устройство магнитно-резонансной томографии.[0032] It is possible to implement a rehabilitation system in which a magnetic resonance imaging device is used as a device for recording brain activity signals.

[0033] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой в качестве устройства регистрации сигналов мозговой активности используется устройство регистрации магнитных полей, возникающих вследствие электрической активности мозга.[0033] It is possible to implement a rehabilitation system in which, as a device for recording signals of brain activity, a device for registering magnetic fields arising from electrical activity of the brain is used.

[0034] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой для регистрации активности мозга применяются совместно по крайней мере два различных устройства регистрации.[0034] It is possible to implement a rehabilitation system in which at least two different recording devices are used together to record brain activity.

[0035] Возможно выполнение системы реабилитации, в которой в качестве основного или дополнительного способа выбора объекта при выполнении задания применяется устройство отслеживания положения глаз (eye tracker), которое может быть отдельным или встроенным в устройство отображения.[0035] It is possible to implement a rehabilitation system in which, as a main or additional method of selecting an object during a task, an eye tracker (eye tracker) is used, which can be separate or built into the display device.

[0036] Возможно выполнение системы реабилитации, которая дополнительно содержит электростимулятор для стимуляции нервов и нервных окончаний, отвечающих за распознавание запаха и вкуса.[0036] It is possible to perform a rehabilitation system, which additionally contains an electrical stimulator for stimulating the nerves and nerve endings responsible for the recognition of smell and taste.

[0037] Возможно выполнение системы реабилитации, которая дополнительно содержит систему или датчики для регистрации дыхательной активности пациента.[0037] It is possible to implement a rehabilitation system that further comprises a system or sensors for recording the patient's respiratory activity.

[0038] Технический результат достигается способом реабилитации с использованием системы реабилитации, включающим:[0038] The technical result is achieved by a rehabilitation method using a rehabilitation system, including:

[0039] представление устройством отображения пациенту задания в виде объекта или набора объектов, в том числе взаимодействующих между собой, имеющего (-их) смысловую связь с определенным запахом или запахами, в том числе отображение возможно в виде изображения отдельно или в сопровождении звукового и/или тактильного сигнала,[0039] presentation by the display device to the patient of a task in the form of an object or a set of objects, including interacting with each other, having (their) semantic relationship with a certain smell or smells, including displaying is possible in the form of an image separately or accompanied by sound and / or tactile signal,

[0040] представление ольфакторным дисплеем обонятельного стимула,[0040] the presentation of an olfactory stimulus by the olfactory display,

[0041] регистрацию сигналов активности мозга устройством регистрации,[0041] recording brain activity signals with a recording device,

[0042] передачу зарегистрированных сигналов активности мозга в компьютер с программным обеспечением, связанный с базой данных,[0042] transmitting the registered signals of brain activity to a computer with software associated with a database,

[0043] выделение необходимых для интерпретации сигналов активности мозга компьютером с программным обеспечением,[0043] isolating brain activity signals necessary for interpretation by a computer with software,

[0044] интерпретацию выделенных сигналов путем сопоставления с базой данных, с целью выявления ожидаемой реакции на выданный визуальный, звуковой, тактильный, обонятельный или иной сенсорный стимул,[0044] interpretation of the selected signals by comparing with the database, in order to identify the expected response to the issued visual, sound, tactile, olfactory or other sensory stimulus,

[0045] передачу команды, сформированной на основе интерпретации зарегистрированных сигналов активности мозга, ольфакторному дисплею для обонятельного воздействия на тренируемую функцию и устройству отображения для отображения хода и степени выполнения задания,[0045] the transmission of a command formed on the basis of the interpretation of the registered signals of brain activity, an olfactory display for olfactory effects on the trained function and a display device for displaying the progress and degree of task completion,

[0046] обонятельного воздействия со стороны ольфакторного дисплея на тренируемую функцию пациента в соответствии с распознанными сигналами активности мозга и получаемыми командами,[0046] the olfactory effect of the olfactory display on the trained function of the patient in accordance with the recognized signals of brain activity and the commands received,

[0047] передачу сигнала устройству отображения,[0047] transmitting a signal to a display device,

[0048] представление на устройстве отображения выполняемого задания.[0048] a representation on the display device of the task in progress.

[0049] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором на этапе выделения и распознавания зарегистрированных сигналов активности мозга выделяют сигнал зрительного, звукового или тактильного вызванного потенциала.[0049] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which, at the stage of isolating and recognizing the registered signals of brain activity, a signal of visual, sound or tactile evoked potential is isolated.

[0050] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором на этапе выделения и распознавания зарегистрированных сигналов активности мозга выделяют сигналы обонятельной зоны коры головного мозга.[0050] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which, at the stage of isolating and recognizing the registered signals of brain activity, the signals of the olfactory zone of the cerebral cortex are isolated.

[0051] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором на этапе выделения и распознавания зарегистрированных сигналов активности мозга выделяют совместно сигналы вызванного потенциала и сигналы обонятельной зоны коры головного мозга.[0051] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which, at the stage of isolating and recognizing the registered signals of brain activity, the signals of the evoked potential and the signals of the olfactory zone of the cerebral cortex are isolated together.

[0052] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором для выбора объекта при выполнении задания дополнительно к сигналам активности мозга или отдельно регистрируется движение глаз.[0052] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which eye movement is recorded in addition to brain activity signals or separately to select an object when performing a task.

[0053] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором дополнительно к сигналам активности мозга регистрируют дыхательную активность.[0053] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which, in addition to brain activity signals, respiratory activity is recorded.

[0054] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором воздействие на тренируемую функцию производят в соответствии с зарегистрированной дыхательной активностью.[0054] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which the effect on the trained function is produced in accordance with the recorded respiratory activity.

[0055] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором воздействие на тренируемую функцию сопровождается дополнительно электростимуляцией нервов и нервных окончаний, отвечающих за распознавание запаха и вкуса.[0055] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which the effect on the trained function is additionally accompanied by electrical stimulation of the nerves and nerve endings responsible for smell and taste recognition.

[0056] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором выбор типа сигнала мозга, на основании анализа которого подается команда, осуществляется автоматически.[0056] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which the choice of the type of brain signal, on the basis of the analysis of which the command is given, is carried out automatically.

[0057] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором данные интерпретации активности мозга, полученные в ходе выполнения задания, в том числе данные полученные во время воздействия на реабилитируемую функцию, записывают в базу данных.[0057] It is possible to achieve the claimed result by the rehabilitation method using the rehabilitation system, in which the interpretation data of brain activity obtained during the task, including data obtained during the impact on the rehabilitated function, is recorded in the database.

[0058] Возможно достижение заявленного результата способом реабилитации с использованием системы реабилитации, в котором устройство отображения в режиме моментальной обратной связи на основании зарегистрированных сигналов мозговой активности отображает степень выполнения поставленного задания.[0058] It is possible to achieve the claimed result by a rehabilitation method using a rehabilitation system, in which the display device in instant feedback mode, based on the registered signals of brain activity, displays the degree of completion of the task.

[0059] Возможно достижение заявленного результата способом нейрореабилитации, в котором предоставление задания, регистрация сигналов и выполнение задания разделены на несколько этапов, при этом на каждом этапе выполнения задания биоэлектрическая, зрительная и дыхательная активность может фиксироваться различными устройствами, и каждый этап отображается на устройстве отображения самостоятельно.[0059] It is possible to achieve the claimed result by the method of neurorehabilitation, in which the provision of the task, the registration of signals and the performance of the task are divided into several stages, while at each stage of the task, the bioelectrical, visual and respiratory activity can be recorded by various devices, and each stage is displayed on the display device on one's own.

Описание иллюстрацийDescription of illustrations

[0060] На фигуре 1 изображена блок-схема взаимодействия основных компонентов системы реабилитации.[0060] Figure 1 shows a block diagram of the interaction of the main components of the rehabilitation system.

[0061] На фигуре 2 изображен общий вид системы реабилитации.[0061] Figure 2 shows a general view of the rehabilitation system.

[0062] На фигуре 3 изображена блок-схема последовательности действий при реализации способа нейрореабилитации (в базовом варианте).[0062] The figure 3 shows a flowchart of the sequence of actions in the implementation of the method of neurorehabilitation (in the basic version).

[0063] На фигуре 4 изображена блок-схема последовательности действий при реализации способа нейрореабилитации, в котором объединены варианты реализации способа нейрореабилитации.[0063] The figure 4 shows a flowchart of the sequence of actions in the implementation of the method of neurorehabilitation, which combines options for implementing the method of neurorehabilitation.

[0064] Позиция 1 - устройство отображения;[0064] Position 1 - display device;

[0065] Позиция 2 - устройство регистрации мозговой активности;[0065] Position 2 - a device for recording brain activity;

[0066] Позиция 3 - компьютер;[0066] Position 3 - computer;

[0067] Позиция 4 - ольфакторный дисплей;[0067] Position 4 - olfactory display;

[0068] Позиция 5 - электростимулятор;[0068] Position 5 - electrostimulator;

[0069] Позиция 6 - датчик дыхания;[0069] Position 6 - breath sensor;

[0070] Позиция 7 - представление задания устройством отображения;[0070] Position 7 - representation of the task by the display device;

[0071] Позиция 8 - регистрация сигналов активности мозга устройством регистрации;[0071] Position 8 - registration of brain activity signals by a recording device;

[0072] Позиция 9 - передача сигналов активности мозга в компьютер с программным обеспечением и базой данных;[0072] Position 9 - transmission of brain activity signals to a computer with software and a database;

[0073] Позиция 10 - выделение и распознавание зарегистрированных сигналов активности мозга компьютером и их интерпретация путем сопоставления с базой данных;[0073] Position 10 - selection and recognition of the registered signals of brain activity by a computer and their interpretation by comparison with the database;

[0074] Позиция 11 - передача команды, на основе интерпретации зарегистрированных сигналов мозговой активности, ольфакторному дисплею для воздействия на тренируемую функцию;[0074] Position 11 - command transmission, based on the interpretation of the registered signals of brain activity, to the olfactory display for influencing the trained function;

[0075] Позиция 12 - воздействие ольфакторного дисплея на тренируемую функцию и визуальное воздействие в соответствии с распознанными сигналами мозговой активности;[0075] Position 12 - the impact of the olfactory display on the trained function and visual impact in accordance with the recognized signals of brain activity;

[0076] Позиция 13 - передача цифрового сигнала на устройство отображения;[0076] Position 13 - transmission of a digital signal to the display device;

[0077] Позиция 14 - выделение сигнала вызванного потенциала;[0077] Position 14 - isolation of the evoked potential signal;

[0078] Позиция 15 - выделение сигнала обонятельной зоны коры головного мозга;[0078] Position 15 - highlighting the signal of the olfactory zone of the cerebral cortex;

[0079] Позиция 16 - регистрация дыхательной активности;[0079] Position 16 - registration of respiratory activity;

[0080] Позиция 17 - электростимуляция нервов и нервных окончаний, отвечающих за распознавание запаха и вкуса;[0080] Position 17 - electrical stimulation of nerves and nerve endings responsible for the recognition of smell and taste;

[0081] Позиция 18 - система реабилитации в целом.[0081] Position 18 - the rehabilitation system as a whole.

Подробное описаниеDetailed description

[0082] В приведенном ниже подробном описании реализации изобретения приведены многочисленные детали реализации, призванные обеспечить отчетливое понимание настоящего изобретения. Однако, квалифицированному в предметной области специалисту очевидно, каким образом можно использовать настоящее изобретение, как с данными деталями реализации, так и без них. В других случаях хорошо известные методы, процедуры и компоненты не были описаны подробно, чтобы не затруднять излишне понимание особенностей настоящего изобретения.[0082] In the following detailed description of an implementation of the invention, numerous implementation details are provided to provide a clear understanding of the present invention. However, it will be obvious to one skilled in the art how the present invention can be used, both with and without these implementation details. In other instances, well-known methods, procedures, and components have not been described in detail so as not to unnecessarily obscure the features of the present invention.

[0083] Кроме того, из приведенного изложения ясно, что изобретение не ограничивается приведенной реализацией. Многочисленные возможные модификации, изменения, вариации и замены, сохраняющие суть и форму настоящего изобретения, очевидны для квалифицированных в предметной области специалистов.[0083] In addition, from the foregoing, it is clear that the invention is not limited to the above implementation. Numerous possible modifications, alterations, variations, and substitutions that retain the spirit and form of the present invention will be apparent to those skilled in the art.

[0084] Система реабилитации 18 (изображена на фиг. 1 в виде блок-схемы взаимодействия элементов системы; на фиг. 2 изображены компоненты системы) включает устройство отображения 1, в качестве которого, как правило, используется устройство виртуальной реальности, которое может быть представлено в виде очков виртуальной реальности, а также шлема виртуальной реальности. При этом, устройство виртуальной реальности может быть оснащено средствами воспроизведения аудиосигнала и тактильного воздействия, что позволяет в большей степени вовлечь пациента в воображаемый процесс. Использование устройства отображения 1 в системе нейрореабилитации позволяет на сенсорном уровне с максимальной достоверностью предоставить пациенту задание, объект или объекты, связанные с обонятельным или вкусовым ощущением, а также отобразить выполнение задания и уровень выполнения. Таким образом, пациент вовлекается в воображаемый процесс, заставляющий мозг «поверить» в реальность прямой связи между виртуальными объектами и запахами, что способствует повышению эффективности восстановления обонятельной и вкусовой функции. Система реабилитации 18 (фиг. 1) также включает устройство регистрации активности мозга 2, которое регистрирует и передает в компьютер 3 сигналы активности мозга, образуя при этом интерфейс мозг-компьютер, задачей которого является регистрация, обработка, выделение и интерпретация активности мозга с целью определить выбор пациентом объекта в ходе выполнения задания, реакцию обонятельной коры на запаховый стимул или другие паттерны связанные с ментальной активностью. В качестве устройства регистрации мозговой активности 2 может использоваться электроэнцефалограф (фиг. 2) или аналогичное устройство, регистрирующее электрическую и биоэлектрическую активности мозга с поверхности кожи головы. Также может использоваться устройство ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS - near-infrared spectroscopy, спектроскопия в ближней инфракрасной области, или БИК-спектроскопия), измеряющее мозговую активность через гемодинамические реакции; кроме того может использоваться устройство магнитно-резонансной томографии (МРТ) регистрирующее сигналы ядерного магнитного резонанса, а также устройства, считывающие и регистрирующие магнитные поля, возникающие вследствие электрической активности мозга (МЭГ или аналогичное). Наиболее предпочтительными на практике вариантами использования в качестве устройства регистрации мозговой активности 2 являются электроэнцефалограф и устройство ближней инфракрасной спектроскопии. Кроме того, перечисленные устройства могут быть использованы в различных комбинациях, но наиболее предпочтительным вариантом комбинации устройств регистрации мозговой активности 2 является совместное использование электроэнцефалографа и устройства ближней инфракрасной спектроскопии. Совместное использование электроэнцефалографа и устройства ближней инфракрасной спектроскопии позволяет повысить точность считывания и регистрации сигналов мозговой активности, более качественно распознать намерение пациента и, следовательно, положительно влияет на повышение эффективности реабилитации. Комбинация этих технологий может быть реализована в едином компактном устройстве.[0084] The rehabilitation system 18 (shown in Fig. 1 as a block diagram of the interaction of the elements of the system; Fig. 2 shows the components of the system) includes a display device 1, which, as a rule, is a virtual reality device that can be represented in the form of virtual reality glasses, as well as a virtual reality helmet. At the same time, the virtual reality device can be equipped with means of reproducing an audio signal and tactile impact, which allows the patient to be more involved in the imaginary process. The use of the display device 1 in the neurorehabilitation system allows at the sensory level with maximum reliability to provide the patient with a task, an object or objects associated with the olfactory or gustatory sensation, as well as display the task completion and the level of implementation. Thus, the patient is involved in an imaginary process that makes the brain "believe" in the reality of a direct connection between virtual objects and smells, which contributes to an increase in the efficiency of the restoration of olfactory and gustatory functions. The rehabilitation system 18 (Fig. 1) also includes a brain activity recording device 2, which registers and transmits brain activity signals to the computer 3, thus forming a brain-computer interface, the task of which is to register, process, isolate and interpret brain activity in order to determine the patient's choice of an object during a task, the reaction of the olfactory cortex to an odor stimulus, or other patterns associated with mental activity. As a device for recording brain activity 2, an electroencephalograph (Fig. 2) or a similar device can be used that registers the electrical and bioelectrical activity of the brain from the surface of the scalp. A near-infrared spectroscopy (NIRS) device can also be used to measure brain activity through hemodynamic responses; in addition, a magnetic resonance imaging (MRI) device that detects nuclear magnetic resonance signals, as well as devices that read and record magnetic fields resulting from electrical activity of the brain (MEG or the like) can be used. In practice, the most preferred options for using as a device for recording brain activity 2 are an electroencephalograph and a device for near infrared spectroscopy. In addition, the listed devices can be used in various combinations, but the most preferred combination of devices for recording brain activity 2 is the joint use of an electroencephalograph and a near infrared spectroscopy device. The combined use of an electroencephalograph and a near infrared spectroscopy device makes it possible to increase the accuracy of reading and recording brain activity signals, to better recognize the patient's intention and, therefore, has a positive effect on improving the effectiveness of rehabilitation. The combination of these technologies can be implemented in a single compact device.

[0085] Система реабилитации 18 (фиг. 1) может также включать устройство для отслеживания движения глаз (eye tracker), которое может использоваться для выбора объекта в ходе выполнения задания - как отдельно, так и совместно с анализом активности мозга. Такое устройство может быть отдельным или встроенным в устройство отображения.[0085] The rehabilitation system 18 (FIG. 1) may also include an eye tracker that can be used to select an object during a task, either alone or in conjunction with an analysis of brain activity. Such a device may be separate or integral to the display device.

[0086] Система реабилитации 18 (фиг. 1) также включает ольфакторный дисплей 4, который служит для обонятельного стимулирования тренируемой функции. При этом возможны различные варианты реализации ольфакторного дисплея 4.[0086] The rehabilitation system 18 (FIG. 1) also includes an olfactory display 4 that serves to olfactory stimulate the exercised function. In this case, various options for implementing the olfactory display 4 are possible.

[0087] Система реабилитации 18 (фиг. 1) также включает компьютер 3, на котором расположено программное обеспечение для распознавания и выделения зарегистрированного сигнала и его интерпретации с использованием базы данных, которая может быть расположена как на компьютере 3, так и на отдельном устройстве, а также на сервере или в облачном хранилище. В системе реабилитации 18 (фиг. 1) компьютер 3 передает команды, сформированные на основе интерпретации зарегистрированных сигналов мозговой и\или дыхательной активности, на ольфакторный дисплей 4 и/или на устройство визуального отображения 1 по принципу приема-передачи. Компьютер 3 с программным обеспечением на нем (фиг. 1) в совокупности с устройством регистрации активности мозга 2 образуют интерфейс мозг-компьютер. Сигналы активности мозга поступают с устройства регистрации 2 в компьютер 3, после чего при помощи установленного на нем программного обеспечения в них распознаются и выявляются паттерны, позволяющие определить объект, который пациент выбирает при выполнении задания, определить реакцию обонятельной зоны коры головного мозга на запаховый стимул и т.п. При этом, компьютер 3 с программным обеспечением интерпретирует сигналы мозговой активности с использованием программных классификаторов, сравнивающих поступающие сигналы с находящимися в базе данных эталонными паттернами мозговой активности. Интерпретация сигналов мозговой активности с помощью программных классификаторов происходит с использованием различных математических аппаратов, в том числе технологии искусственных нейронных сетей, путем выявления характерных особенностей (паттернов) активности головного мозга, например, связанных с внешней стимуляцией или когнитивной активностью, и далее поиска сходных паттернов в распознанном, выделенном, интерпретируемом сигнале мозговой активности. При этом классификаторы адаптивно перенастраиваются, то есть «обучаются», как автоматически, так и вручную, подстраиваясь под конкретные задачи и конкретного пациента. Возможен автоматический и ручной подбор классификаторов, что позволяет повысить точность их работы и снизить время обучения классификатора. Компьютер 3, на котором расположены программные классификаторы, позволяет выделить и распознать как паттерны ольфакторных реакций, так и паттерны зрительных, звуковых, тактильных вызванных потенциалов (электрической волны бессознательно возникающей в коре головного мозга как реакция на «значимый» зрительный или звуковой стимул - например, на изменение яркости - «подсветку» объекта на устройстве визуального отображения 1, на котором пациент сконцентрировал свое внимание или на ожидаемый звук). За счет «бессознательного» возникновения и характерных особенностей паттерна вызванного потенциала, позволяющих с высокой точностью выявлять его в сигналах активности мозга, такая парадигма требует умеренного ментального напряжения от пациента и может быть применена при пониженном когнитивном уровне, синдроме утомляемости и т.п., характерных для неврологических расстройств и последствий заболевания COVID-19. При этом возможно выделение, распознавание и дальнейшая работа как по отдельности сигналов обонятельной коры и сигналов вызванных потенциалов, так и совместное выделение, распознавание и дальнейшая работа с этими двумя типа сигналов. Таким образом, применение компьютера 3, на котором может быть расположена база данных, а также программного обеспечения для распознавания и выделения зарегистрированного сигнала и интерпретации выделенного зарегистрированного сигнала с использованием базы данных способствует повышению эффективности реабилитации.[0087] The rehabilitation system 18 (Fig. 1) also includes a computer 3, which contains software for recognizing and extracting the registered signal and interpreting it using a database that can be located both on computer 3 and on a separate device, as well as on the server or in the cloud storage. In the rehabilitation system 18 (Fig. 1), the computer 3 transmits commands generated on the basis of the interpretation of the registered signals of brain and / or respiratory activity to the olfactory display 4 and / or to the visual display device 1 according to the transmit-receive principle. Computer 3 with software on it (Fig. 1) together with the device for recording brain activity 2 form a brain-computer interface. Signals of brain activity are received from recording device 2 to computer 3, after which, using the software installed on it, patterns are recognized and revealed in them, which make it possible to determine the object that the patient selects during the task, to determine the reaction of the olfactory zone of the cerebral cortex to the olfactory stimulus, and etc. At the same time, the computer 3 with the software interprets the signals of brain activity using software classifiers that compare the incoming signals with the reference patterns of brain activity in the database. Interpretation of brain activity signals using software classifiers occurs using various mathematical tools, including artificial neural network technology, by identifying characteristic features (patterns) of brain activity, for example, associated with external stimulation or cognitive activity, and then searching for similar patterns in recognized, isolated, interpretable signal of brain activity. At the same time, the classifiers are adaptively reconfigured, that is, “trained”, both automatically and manually, adjusting to specific tasks and a specific patient. Automatic and manual selection of classifiers is possible, which improves the accuracy of their work and reduces the classifier training time. Computer 3, on which software classifiers are located, makes it possible to isolate and recognize both patterns of olfactory reactions and patterns of visual, sound, tactile evoked potentials (an electrical wave unconsciously arising in the cerebral cortex as a reaction to a "significant" visual or sound stimulus - for example, to a change in brightness - "highlighting" the object on the visual display device 1, on which the patient focused his attention or on the expected sound). Due to the “unconscious” occurrence and the characteristic features of the evoked potential pattern, which allow it to be detected with high accuracy in the signals of brain activity, such a paradigm requires moderate mental stress from the patient and can be applied with a reduced cognitive level, fatigue syndrome, etc., characteristic for neurological disorders and consequences of COVID-19 disease. At the same time, it is possible to isolate, recognize and further work both separately on the signals of the olfactory cortex and signals of evoked potentials, and jointly isolate, recognize and further work with these two types of signals. Thus, the use of computer 3, on which the database can be located, as well as software for recognizing and extracting the registered signal and interpreting the selected registered signal using the database, improves the efficiency of rehabilitation.

[0088] Следует отметить, что компьютер 3, на котором расположено программное обеспечение может располагаться в персональном компьютере - наиболее предпочтительный вариант, также компьютер 3 может быть расположен в мобильном устройстве, например смартфоне, кроме того возможен вариант расположения компьютера 3 удаленно, например на сервере, на устройстве локальной сети или в облаке, также возможен вариант расположения компьютера 3 на микрокомпьютере или нескольких микрокомпьютерах, встроенном в один или несколько из элементов системы по п. 1, например в устройство визуального отображения 1 или в ольфакторный дисплей 4 и т.п.[0088] It should be noted that computer 3, on which the software is located, can be located in a personal computer - the most preferred option, and computer 3 can also be located in a mobile device, such as a smartphone, in addition, it is possible to locate computer 3 remotely, for example, on a server , on a local network device or in the cloud, it is also possible to locate the computer 3 on a microcomputer or several microcomputers built into one or more of the system elements according to claim 1, for example, in a visual display device 1 or in an olfactory display 4, etc.

[0089] Возможно выполнение системы реабилитации 18 (фиг. 1), которая дополнительно содержит электростимулятор 5 (на фиг. 2 показаны кабели электродов стимулятора) для стимуляции обонятельных и вкусовых нервов и нервных окончаний заключающейся в одновременном с представлением запаха 4 специфическим электрическим воздействием через кожу или на определенные зоны слизистой оболочки носовой и/или ротовойполости с целью вызвать ощущение "искусственного запаха" или стимулировать чувствительность окончаний и тем самым усилить биологическую обратную связь и стимулировать собственную ольфакторную активность нервной системы. Кроме того, при использовании электростимуляции нормализуется работа слизистой оболочки и других органов носоглотки. Таким образом, дополнительное использование электростимулятора 5 в системе реабилитации повышает ее эффективность.[0089] It is possible to perform a rehabilitation system 18 (Fig. 1), which additionally contains an electrical stimulator 5 (Fig. 2 shows the cables of the stimulator electrodes) for stimulating the olfactory and gustatory nerves and nerve endings, which simultaneously with the presentation of smell 4 by a specific electrical effect through the skin or on certain areas of the mucous membrane of the nasal and / or oral cavity in order to cause a sensation of "artificial smell" or stimulate the sensitivity of the endings and thereby enhance biofeedback and stimulate the nervous system's own olfactory activity. In addition, when using electrical stimulation, the work of the mucous membrane and other organs of the nasopharynx is normalized. Thus, the additional use of the electrostimulator 5 in the rehabilitation system increases its efficiency.

[0090] Возможно выполнение системы реабилитации 18 (фиг. 1), которая дополнительно содержит датчик или датчики дыхания 6 для регистрации дыхательной активности пациента. Таким образом, могут быть зарегистрировано фаза и время дыхательной активности. Показания датчиков могут служить дополнительным условием для начала запаховой стимуляции в оптимальный момент, например в фазе вдоха, и соответственно повысить эффективность стимуляции и синхронизировать анализ электрической активности коры и дыхательной активности. Таким образом, использование датчиков дыхания 6 в системе реабилитации повышает эффективность реабилитации.[0090] It is possible to perform a rehabilitation system 18 (Fig. 1), which additionally contains a sensor or sensors of respiration 6 for recording the respiratory activity of the patient. Thus, the phase and time of respiratory activity can be recorded. Sensor readings can serve as an additional condition for starting olfactory stimulation at the optimal moment, for example, in the inspiratory phase, and, accordingly, increase the effectiveness of stimulation and synchronize the analysis of the electrical activity of the cortex and respiratory activity. Thus, the use of breath sensors 6 in the rehabilitation system increases the effectiveness of rehabilitation.

[0091] Для понимания работы и функционирования системы реабилитации 18 изображенной на фигуре 1, ниже приведен пример реализации ее работы и функционирования элементов. Пример рассматривает только одну из возможных парадигм применения системы, дан с целью обеспечить возможность понимания специалистом в данной области техники принципов взаимодействия элементов системы и принципов работы и функционирования системы 18 в целом и должен рассматриваться как иллюстративный, а не ограничивающий объем изобретения:[0091] To understand the operation and functioning of the rehabilitation system 18 shown in figure 1, below is an example of the implementation of its work and the functioning of the elements. The example considers only one of the possible paradigms of application of the system, is given in order to enable a person skilled in the art to understand the principles of interaction between the elements of the system and the principles of operation and functioning of the system 18 as a whole and should be considered as illustrative, and not limiting the scope of the invention:

[0092] При восстановление обонятельной и вкусовой функции пациенту при помощи устройства отображения 1 (например, устройства виртуальной реальности), выдаются задания, связанные с распознаванием запахов. В ходе выполнения задания пациент например (но не только), должен:[0092] When restoring the olfactory and gustatory function to the patient using the display device 1 (for example, a virtual reality device), tasks related to odor recognition are issued. In the course of completing the task, the patient, for example (but not only), must:

- вариант "а": выбрать с помощью ментальной активности объект с характерным запахом, после чего ему подается соответствующий запах, и далее измеряется и демонстрируется активность обонятельной зоны коры в ответ на этот запах;- option "a": using mental activity, select an object with a characteristic smell, after which the corresponding smell is given to it, and then the activity of the olfactory cortex zone in response to this smell is measured and demonstrated;

- вариант "б": соответствует варианту "а", но подаваться пациенту может как "правильный", так и "неправильный" запах, и пациент должен определить выбранный ли запах ему подан, либо выбрать с помощью ментального усилия объект соответствующий этому запаху;- option "b": corresponds to option "a", but both the "correct" and the "wrong" smell can be served to the patient, and the patient must determine whether the chosen smell is served to him, or choose an object corresponding to this smell with the help of mental effort;

- вариант "в": пациенту подается обонятельный стимул, который он должен распознать и после этого выбрать с помощью ментального усилия объект, соответствующий этому запаху;- option "c": the patient is given an olfactory stimulus, which he must recognize and then select, with the help of mental effort, an object corresponding to this smell;

- вариант "г": пациент выбирает целевой запах, после чего ему подается серия обонятельных стимулов во время которой он должен правильно определить момент подачи целевого запаха, при этом критерием правильного распознавания запаха являются не только действия пациента (он может назвать запах или выбрать соответствующий объект с помощью ментального усилия), но и наличие соответствующей реакции в его ЭЭГ.- option "d": the patient selects the target odor, after which he is given a series of olfactory stimuli during which he must correctly determine the moment of the target odor, while the criterion for correct recognition of the odor is not only the patient's actions (he can name the odor or select the appropriate object with the help of mental effort), but also the presence of a corresponding reaction in his EEG.

[0093] В ответ на правильное выполнение заданий пациенту могут демонстрироваться не только объекты, но и действия, связанные с определенным запахом. Например, запаху кофе может соответствовать "отхлебывание" кофе из виртуальной чашки, запаху яблока -срывание яблока и так далее.[0093] In response to the correct performance of tasks, the patient can be shown not only objects, but also actions associated with a certain smell. For example, the smell of coffee can correspond to "sipping" coffee from a virtual cup, the smell of an apple - picking an apple, and so on.

[0094] Возникающая в результате оказываемого на основе анализа нейрофизиологических сигналов комплексного мультисенсорного и когнитивного воздействия на организм пациента биологическая обратная связь стимулирует нейропластичность и таким образом положительно влияет на эффективность реабилитации тренируемой функции.[0094] The biofeedback resulting from the complex multisensory and cognitive effects on the patient's body based on the analysis of neurophysiological signals stimulates neuroplasticity and thus positively affects the effectiveness of the rehabilitation of the trained function.

[0095] Приведенное выше описание касается и опирается в основном на фиг. 1, на которой показана блок-схема взаимодействия элементов системы реабилитации. Далее для наглядности реализации системы приведено описание фигур 2-4. При этом, приведенные варианты осуществления должны рассматриваться во всех отношениях только как иллюстративные, а не ограничивающие объем изобретения.[0095] The foregoing description relates to and relies primarily on FIG. 1, which shows a block diagram of the interaction of elements of the rehabilitation system. Further, for clarity of the implementation of the system, a description of figures 2-4 is given. Thus, the above embodiments should be considered in all respects only as illustrative and not limiting the scope of the invention.

[0096] На фиг. 2 изображен вариант набора элементов системы нейрореабилитации в который входят:[0096] FIG. 2 shows a variant of a set of elements of the neurorehabilitation system, which includes:

[0097] устройство отображения 1, представленное в виде устройства виртуальной реальности, обеспечивает представление 7 задания пациенту и информации о его ходе и степени выполнения, и способствует более четкому и образному представлению пациентом выполняемого задания и соответственно усилению проявления активности мозга и совместной работы нескольких зон коры и подкорковых структур для выполнения задания, тем самым увеличивая эффективность формирования сигналов активности мозга; в различных исполнениях в устройство отображения могут быть встроены устройства для звуковой, тактильной стимуляции, устройство для отслеживания положения глаз и ольфакторный дисплей;[0097] the display device 1, presented in the form of a virtual reality device, provides the presentation 7 of the task to the patient and information about its progress and degree of completion, and contributes to a clearer and more figurative representation of the task being performed by the patient and, accordingly, an increase in the manifestation of brain activity and joint work of several cortical zones and subcortical structures to complete the task, thereby increasing the efficiency of the formation of brain activity signals; in various versions, devices for sound, tactile stimulation, a device for tracking the position of the eyes and an olfactory display can be built into the display device;

[0098] устройство регистрации активности мозга 2, представленное в виде электроэнцефалографа, способного регистрировать электрическую и биоэлектрическую активности мозга с поверхности кожи головы при помощи датчиков, размещаемых непосредственно на голове пациента;[0098] a device for recording brain activity 2, presented in the form of an electroencephalograph capable of recording electrical and bioelectrical activity of the brain from the surface of the scalp using sensors placed directly on the patient's head;

[0099] компьютер 3, представленный в виде ноутбука, на котором расположено программное обеспечение для распознавания и выделения зарегистрированного сигнала и интерпретации выделенного зарегистрированного сигнала с использованием базы данных. Компьютер 3 передает команды, сформированные на основе интерпретации зарегистрированных сигналов мозговой активности, на ольфакторный дисплей 4 и на устройство визуального отображения 1 по принципу приема-передачи;[0099] computer 3, presented in the form of a laptop, on which software is located for recognizing and extracting the registered signal and interpreting the extracted registered signal using a database. The computer 3 transmits commands generated on the basis of the interpretation of the registered signals of brain activity to the olfactory display 4 and to the visual display device 1 according to the principle of transmission and reception;

[00100] ольфакторный дисплей 4, который служит для обонятельного воздействия на тренируемую функцию (обоняние или вкус), в соответствии с распознанными сигналами активности мозга;[00100] the olfactory display 4, which serves to olfactory influence on the trained function (smell or taste), in accordance with the recognized signals of brain activity;

[00101] электростимулятор 5 (на иллюстрации показаны кабели электродов стимулятора), который служит для стимуляции обонятельных и вкусовых нервов и нервных окончаний заключающейся в одновременном с представлением запаха 4 специфическим электрическим воздействием через кожу или на определенные зоны слизистой оболочки носовой и/или ротовой полости;[00101] an electrical stimulator 5 (the illustration shows the cables of the stimulator electrodes), which serves to stimulate the olfactory and gustatory nerves and nerve endings, which consists in simultaneously with the presentation of smell 4 with a specific electrical effect through the skin or on certain areas of the mucous membrane of the nasal and / or oral cavity;

[00102] датчик дыхания 6, для регистрации дыхательной активности пациента для лучшей синхронизации подачи запаховой стимуляции и анализа электрической активности обонятельной зоны коры.[00102] breath sensor 6, for recording the patient's respiratory activity for better synchronization of the supply of odor stimulation and analysis of the electrical activity of the olfactory cortex.

[00103] За счет использования описанных выше элементов заявленное изобретение «система реабилитации» увеличивает эффективность реабилитации при утрате или снижении обоняния (например аносмии) и вкуса (например агевзии) при различных нарушениях работы и заболеваниях центральной нервной системы, в том числе вследствие заболевания COVID-19, за счет формирования нейронной биологической обратной связи между обонятельными, визуальными, звуковыми стимулами и обонятельными ощущениями пациента, а также за счет изменения уровня активности мозга, связанной с распознаванием запахов.[00103] Through the use of the elements described above, the claimed invention "rehabilitation system" increases the effectiveness of rehabilitation in case of loss or decrease in smell (for example, anosmia) and taste (for example, ageusia) in various disorders and diseases of the central nervous system, including due to COVID- 19, through the formation of neural biofeedback between olfactory, visual, auditory stimuli and the patient's olfactory sensations, as well as by changing the level of brain activity associated with odor recognition.

[00104] Система реабилитации 18 (фиг. 1) позволяет регистрировать, распознавать и выделять сигналы активности мозга, выявляя задуманный пациентом объект, связанный с определенным запахом, а также выделять сигналы обонятельной зоны коры, являющиеся реакций на запах и синхронизируя зрительную и обонятельную, а также звуковую и тактильную стимуляцию. Возникающая в результате биологическая обратная связь стимулирует нейропластичность - процесс в мозге, формирующий обходные нейронные пути взамен утраченных или нарушенных в результате заболевания, при этом повышение эффективности реабилитации происходит в том числе за счет такогокомплексного воздействия на нервную систему. Таким образом, решается задача реабилитации пациентов.[00104] The rehabilitation system 18 (Fig. 1) allows you to register, recognize and highlight signals of brain activity, identifying an object conceived by the patient associated with a certain smell, as well as highlight signals from the olfactory cortex, which are reactions to smell and synchronize visual and olfactory, as well as also sound and tactile stimulation. The resulting biofeedback stimulates neuroplasticity - a process in the brain that forms bypass neural pathways to replace those lost or impaired as a result of the disease, while the rehabilitation efficiency is increased, among other things, due to such a complex effect on the nervous system. Thus, the problem of rehabilitation of patients is solved.

[00105] Способ реабилитации с использованием системы реабилитации (в базовом варианте) характеризуется, по крайней мере, следующими последовательными действиями, а именно (см. фиг. 3):[00105] The rehabilitation method using the rehabilitation system (in the basic version) is characterized by at least the following sequential actions, namely (see Fig. 3):

[00106] 7 - представление задания устройством отображения;[00106] 7 - representation of the task by the display device;

[00107] 8 - регистрация сигналов активности мозга устройством регистрации;[00107] 8 - registration of brain activity signals by a recording device;

[00108] 9 - передача сигналов активности мозга в компьютер с программным обеспечением, связанным с базой данных;[00108] 9 - transmission of brain activity signals to a computer with software associated with a database;

[00109] 10 - выделение необходимых для интерпретации сигналов активности мозга компьютером с программным обеспечением и их интерпретацию путем сопоставления с базой данных;[00109] 10 - selection of brain activity signals necessary for interpretation by a computer with software and their interpretation by comparison with a database;

[00110] 11 - передачу команды, сформированной на основе интерпретации регистрации сигналов активности мозга, ольфакторному дисплею для начала обонятельной стимуляции;[00110] 11 - transmission of a command formed on the basis of the interpretation of the registration of signals of brain activity, olfactory display to start olfactory stimulation;

[00111] 12 - обонятельную стимуляцию в соответствии с распознанными сигналами активности мозга;[00111] 12 - olfactory stimulation in accordance with recognized signals of brain activity;

[00112] 13 - передачу цифрового управляющего сигнала устройству отображения.[00112] 13 - transmitting a digital control signal to a display device.

[00113] Реабилитация с использованием системы реабилитации осуществляется по следующему способу:[00113] Rehabilitation using the rehabilitation system is carried out in the following way:

[00114] Пациенту в сенсорной (визуальной, звуковой, тактильной) форме с помощью устройства отображения (и, при необходимости, с помощью ольфакторного дисплея - в обонятельной форме) даются задания, связанные с распознаванием запахов. Представление задания может происходить в среде виртуальной реальности с использованием устройства виртуальной реальности. Устройство отображения может быть оснащено средствами воспроизведения аудиосигнала и тактильного воздействия, что позволяет в большей степени вовлечь пациента в воображаемый процесс с помощью дополнительной сенсорной стимуляции. При этом может быть реализована и сенсорная обратная связь для отображения качества выполнения задания - например с помощью звуковых сигналов разной громкости и тональности; или в случае выполнения поставленного задания с высоким качеством может звучать благозвучная мелодия. Визуальное представление задания 7 в среде виртуальной реальности способствует более активным проявлениям кортикальной активности мозга при выполнении задания, тем самым положительно влияя на эффективность реабилитации.[00114] The patient in the sensory (visual, sound, tactile) form using the display device (and, if necessary, using the olfactory display - in the olfactory form) are given tasks related to the recognition of odors. The task presentation may take place in a virtual reality environment using a virtual reality device. The display device can be equipped with audio playback and tactile input, which allows the patient to be more involved in the imaginary process with the help of additional sensory stimulation. At the same time, sensory feedback can also be implemented to display the quality of the task - for example, using sound signals of different volume and tone; or in the case of performing the task with high quality, a harmonious melody may sound. The visual representation of task 7 in a virtual reality environment contributes to more active manifestations of cortical brain activity during the task, thereby positively affecting the effectiveness of rehabilitation.

[00115] Далее, пациент в ходе выполнения задания, в зависимости от варианта упражнения (см. примеры в [00092]) фокусируется на ассоциированном с запахом объекте и\или пытается распознать запах поступающий от ольфакторного дисплея 4, тем самым выполняя заданную ментальную активность, которую устройство регистрации активности мозга 2 регистрирует и передает в компьютер 3;[00115] Next, the patient during the task, depending on the exercise option (see examples in [00092]), focuses on the object associated with the smell and / or tries to recognize the smell coming from the olfactory display 4, thereby performing the specified mental activity, which the brain activity recording device 2 registers and transmits to the computer 3;

[00116] возможна регистрация и последующая передача в компьютер 3 сигналов активности мозга с использованием в качестве устройства регистрации мозговой активности 2 электроэнцефалографа;[00116] registration and subsequent transmission to the computer 3 signals of brain activity using as a device for recording brain activity 2 electroencephalograph;

[00117] возможна регистрация и последующая передача в компьютер 3 сигналов активности мозга с использованием в качестве устройства регистрации мозговой активности 2 устройства ближней инфракрасной спектроскопии (NIRS - near-infrared spectroscopy, - спектроскопия в ближней инфракрасной области или БИК-спектроскопия) измеряющей гемодинамические реакции, связанные с нейроактивностью;[00117] it is possible to register and subsequently transfer to a computer 3 signals of brain activity using as a device for recording brain activity 2 devices of near infrared spectroscopy (NIRS - near-infrared spectroscopy, - spectroscopy in the near infrared region or NIR spectroscopy) measuring hemodynamic reactions, associated with neuroactivity;

[00118] кроме того, возможна регистрация и последующая передача в компьютер 3 информации о мозговой активности в виде информации об уровне индуцированного ядерного магнитного резонанса в клетках мозга зарегистрированного устройством магнитно-резонансной томографии (МРТ);[00118] in addition, it is possible to register and then transfer to the computer 3 information about brain activity in the form of information about the level of induced nuclear magnetic resonance in brain cells registered by a magnetic resonance imaging (MRI) device;

[00119] также возможна регистрация и последующая передача в компьютер 3 информации о мозговой активности путем регистрации уровня магнитных полей, возникающих вследствие электрической активности мозга, устройством магнитной энцефалографии (МЭГ) или подобным ему;[00119] it is also possible to register and subsequently transmit information about brain activity to the computer 3 by registering the level of magnetic fields arising from the electrical activity of the brain with a magnetic encephalography (MEG) device or the like;

[00120] для выбора объекта при выполнении задания возможно также использование устройства для отслеживания положения глаз (eye tracker) - отдельно, или совместно с анализом сигналов активности мозга;[00120] to select an object when performing a task, it is also possible to use a device for tracking the position of the eyes (eye tracker) - separately, or in conjunction with the analysis of brain activity signals;

[00121] В предлагаемом способе наиболее предпочтительным вариантом является регистрация 8 и последующая передача 9 в компьютер 3 сигналов электрической и биоэлектрической активности мозга с применением электроэнцефалографа в качестве устройства регистрации 2. Еще одним из предпочтительных вариантов является регистрация 8 и последующая передача 9 в компьютер 3 сигналов активности мозга с использованием устройства ближней инфракрасной спектроскопии. Третьим предпочтительным вариантом является использование устройства для отслеживания активности глаз (eye tracker), в том числе для пациентов с пониженным когнитивным уровнем.[00121] In the proposed method, the most preferred option is registration 8 and subsequent transmission 9 to computer 3 of signals of electrical and bioelectrical activity of the brain using an electroencephalograph as a recording device 2. Another preferred option is registration 8 and subsequent transmission 9 to computer 3 of signals brain activity using a near infrared spectroscopy device. The third preferred option is the use of an eye tracker, including for patients with a reduced cognitive level.

[00122] При этом возможны различные комбинации приведенных выше вариантов регистрации биоэлектрических сигналов и активности мозга; наиболее предпочтительной комбинацией является совместное использование регистрации 8 и последующей передачи 9 в компьютер 3 сигналов электрической и биоэлектрической активности мозга с применением электроэнцефалографа в качестве устройства регистрации мозговой активности 2, совместно с регистрацией 8 и последующей передачей 9 в компьютер 3 сигналов NIRS. Комбинация вариантов позволяет повысить точность регистрации сигналов активности мозга, и таким образом более качественно их интерпретировать и увеличить эффективность реабилитации.[00122] In this case, various combinations of the above options for registering bioelectric signals and brain activity are possible; the most preferred combination is the joint use of registration 8 and subsequent transmission 9 to computer 3 of signals of electrical and bioelectrical activity of the brain using an electroencephalograph as a device for recording brain activity 2, together with registration 8 and subsequent transmission 9 to computer 3 of NIRS signals. The combination of options makes it possible to increase the accuracy of recording brain activity signals, and thus to interpret them more qualitatively and increase the effectiveness of rehabilitation.

[00123] Далее происходит выделение и распознавание зарегистрированных сигналов активности мозга и активности глаз и их интерпретация 10 компьютером 3 путем сопоставления с базой данных для выявления паттернов активности, позволяющих определить выбранный объект или обнаружить реакцию на заданный запах. Зарегистрированные сигналы поступают с устройства регистрации активности мозга 2 в компьютер 3, и при помощи установленного на нем программного обеспечения (которое также может располагаться на сервере, на стороннем устройстве или в облачном хранилище, а вычисления производиться путем распределенного вычисления несколькими устройствами, расположенными удаленно, например на сервере, на стороннем устройстве или в облачном хранилище), сигналы распознаются, и интерпретируются: в них выявляются паттерны активности головного мозга, позволяющие программному обеспечению определить выбранную цель или запах. При этом, компьютер 3 с программным обеспечением интерпретирует сигналы активности мозга с использованием программных классификаторов и базы данных, содержащей эталонные сигналы мозговой активности. Интерпретация сигналов мозговой активности с помощью программных классификаторов происходит в том числе на основе технологий искусственных нейронных сетей, использующих различные математические аппараты для выявления характерных особенностей (паттернов) активности головного мозга, связанных с внешней стимуляцией или когнитивной активностью и далее поиска таких паттернов в интерпретируемом сигнале. При этом, результаты интерпретации мозговой активности записывают в базу данных для ее расширения. Кроме того, классификаторы адаптивно перенастраиваются, то есть «обучаются», подстраиваясь под конкретные задачи и конкретного пациента. Возможен автоматический и ручной подбор оптимальных классификаторов и их параметров, что позволяет повысить точность и скорость их работы и снизить время обучения классификатора. Компьютер 3, на котором может быть расположено программное обеспечение для распознавания и выделения зарегистрированного сигнала и интерпретации выделенного зарегистрированного сигнала с использованием базы данных, позволяет выделить и распознать 10 сигналы вызванного потенциала 14 и сигналы обонятельной зоны коры головного мозга 15. Сигнал вызванного потенциала - это электрическая волна, бессознательно возникающая в коре головного мозга как реакция на «значимый стимул» - например, на визуальное выделение (изменение яркости - «подсветку») объекта на котором пациент сконцентрировал свое внимание или ожидаемое тактильное воздействие. За счет «бессознательной» природы возникновения и характерных особенностей паттернов вызванного потенциала, позволяющих с высокой точностью выявлять их в сигналах активности мозга, использование парадигмы выделения вызванных потенциалов требует меньшего ментального напряжения от пациента, чем при других парадигмах использования интерфейсов мозг-компьютер и может быть применено при пониженном когнитивном уровне, снижении способности с концентрации и других подобных проявлениях, характерных для ряда неврологических расстройств и для последствий заболевания COVID-19. При этом возможно выделение, распознавание и дальнейшая обработка сигналов обонятельной зоны коры и сигнала вызванного потенциала как по отдельности, так и совместно. Таким образом, выделение и распознавание (зарегистрированных) сигналов мозговой активности и интерпретация 10 компьютером 3 путем сопоставления с базой данных способствует повышению эффективности реабилитации.[00123] Next is the extraction and recognition of the recorded signals of brain activity and eye activity and their interpretation 10 by computer 3 by comparing with the database to identify activity patterns that allow you to determine the selected object or detect a reaction to a given smell. The registered signals come from the brain activity recording device 2 to computer 3, and with the help of the software installed on it (which can also be located on a server, on a third-party device or in cloud storage, and calculations are performed by distributed computing by several devices located remotely, for example on a server, on a third-party device or in cloud storage), the signals are recognized and interpreted: they reveal patterns of brain activity that allow the software to determine the selected target or smell. At the same time, the computer 3 with software interprets the signals of brain activity using software classifiers and a database containing reference signals of brain activity. Interpretation of brain activity signals using software classifiers is also based on artificial neural network technologies that use various mathematical tools to identify characteristic features (patterns) of brain activity associated with external stimulation or cognitive activity and then search for such patterns in the interpreted signal. At the same time, the results of the interpretation of brain activity are recorded in the database for its expansion. In addition, the classifiers are adaptively reconfigured, that is, they “learn”, adjusting to specific tasks and a specific patient. It is possible to automatically and manually select the optimal classifiers and their parameters, which makes it possible to increase the accuracy and speed of their work and reduce the training time of the classifier. Computer 3, on which software can be located for recognizing and extracting the registered signal and interpreting the selected registered signal using a database, allows you to select and recognize 10 signals of the evoked potential 14 and signals of the olfactory zone of the cerebral cortex 15. The evoked potential signal is an electrical a wave that unconsciously arises in the cerebral cortex as a reaction to a "significant stimulus" - for example, to a visual highlight (change in brightness - "backlight") of an object on which the patient has focused his attention or an expected tactile impact. Due to the “unconscious” nature of the occurrence and the characteristic features of evoked potential patterns that allow them to be detected with high accuracy in brain activity signals, the use of the evoked potentials selection paradigm requires less mental stress from the patient than with other paradigms of using brain-computer interfaces and can be applied with a reduced cognitive level, a decrease in the ability to concentrate, and other similar manifestations characteristic of a number of neurological disorders and the consequences of COVID-19 disease. In this case, it is possible to isolate, recognize and further process the signals of the olfactory cortex zone and the signal of the evoked potential both separately and jointly. Thus, the extraction and recognition of (registered) signals of brain activity and interpretation 10 by the computer 3 by comparison with the database contributes to an increase in the effectiveness of rehabilitation.

[00124] После выделения и распознавания зарегистрированных сигналов активности мозга и интерпретации 10 компьютером 3 путем сопоставления с базой данных происходит передача команды 11 ольфакторному дисплею для запахового воздействия, и/или устройству визуального отображения для отображения хода и степени выполнения задания. Таким образом, передача команды 11, сформированной на основе интерпретации зарегистрированных сигналов мозговой активности, ольфакторному дисплею и устройству визуального отображения, и последующее их комплексное воздействие на пациента 12 стимулируют восстановление нейронных связей в головном мозге взамен утраченных путем формирования нейронной биологической обратной связи между объектом и запахом. Тем самым, применение в системе ольфакторного дисплея обеспечивает эффективность реабилитации.[00124] After the detection and recognition of the registered signals of brain activity and interpretation 10 by the computer 3 by comparing with the database, the command 11 is transmitted to the olfactory display for odor exposure, and / or the visual display device to display the progress and degree of completion of the task. Thus, the transmission of the command 11, formed on the basis of the interpretation of the registered signals of brain activity, to the olfactory display and the visual display device, and their subsequent combined effect on the patient 12 stimulate the restoration of neural connections in the brain to replace the lost ones by forming a neural biofeedback between the object and the smell . Thus, the use of an olfactory display in the system ensures the effectiveness of rehabilitation.

[00125] Во время воздействия со стороны ольфакторного дисплея пациент наблюдает в устройстве визуального отображения 1 ход и степень выполнения задания: происходит передача сигнала 12 на устройство визуального отображения 1 и далее визуальное представление 7 на устройстве визуального отображения 1 процесса выполнения задания. Таким образом, пациент вовлекается в воображаемый процесс, который заставляет мозг «поверить» в реальность связи между объектом и запахом, что способствует повышению эффективности реабилитации. Кроме того, устройство визуального отображения 1, в том числе реализованное в виде устройства виртуальной реальности, позволяет визуально отобразить выполнение связанного с объектом двигательного задания (например "отхлебнуть кофе из чашки", "сорвать яблоко" и т.п.). Наблюдение за выполнением задания дополнительно усиливает комплексную стимуляцию сенсорных зон коры облегчающую восстановление нейронных связей, что также повышает эффективность реабилитации.[00125] During exposure from the olfactory display, the patient observes in the visual display device 1 the progress and degree of task completion: a signal 12 is transmitted to the visual display device 1 and then a visual representation 7 on the visual display device 1 of the task completion process. Thus, the patient is involved in an imaginary process that makes the brain "believe" in the reality of the connection between the object and the smell, which contributes to an increase in the effectiveness of rehabilitation. In addition, the visual display device 1, including one implemented in the form of a virtual reality device, allows you to visually display the execution of the motor task associated with the object (for example, "take a sip of coffee from a cup", "pick an apple", etc.). Monitoring the performance of the task further enhances the complex stimulation of the sensory areas of the cortex, which facilitates the restoration of neural connections, which also increases the effectiveness of rehabilitation.

[00126] Возможна реализация способа нейрореабилитации в которой ольфакторная стимуляция происходит в оптимальной фазе дыхания или вдыхания, определенной с помощью датчика дыхания 16, что дополнительно повышает эффективность реабилитации.[00126] It is possible to implement a method of neurorehabilitation in which olfactory stimulation occurs in the optimal phase of breathing or inhalation, determined using the breath sensor 16, which further increases the effectiveness of rehabilitation.

[00127] Возможна реализация способа нейрореабилитации в которой воздействие со стороны ольфакторного дисплея 4 в соответствии с распознанными сигналами мозговой активности сопровождается дополнительно одновременной электростимуляцией 17 нервов и нервных окончаний, отвечающих за обоняние и вкус, с использованием электростимулятора 5, с целью усилить биологическую обратную связь и стимулировать собственную активность ольфакторной системы и формирование соответствующих паттернов нейрональной активности. Кроме того, при использовании электростимуляции нормализуется работа органов носоглотки, и достигается перестройка нейродинамики пациента. Таким образом, использование электростимуляции 17 способствует увеличению эффективности реабилитации.[00127] It is possible to implement a method of neurorehabilitation in which the impact from the olfactory display 4 in accordance with the recognized signals of brain activity is accompanied by additional simultaneous electrical stimulation of 17 nerves and nerve endings responsible for smell and taste, using an electrical stimulator 5, in order to enhance biofeedback and stimulate the own activity of the olfactory system and the formation of appropriate patterns of neuronal activity. In addition, when using electrical stimulation, the functioning of the nasopharyngeal organs is normalized, and a restructuring of the patient's neurodynamics is achieved. Thus, the use of electrical stimulation 17 helps to increase the effectiveness of rehabilitation.

[00128] Возможна реализация способа реабилитации, в котором на устройстве визуального отображения 1 в режиме моментальной обратной связи на основании зарегистрированных сигналов мозговой активности отображают степень выполнения поставленного задания, то есть при выполнении задания пациенту при помощи устройства визуального отображения 1 предоставляется информация о том, насколько правильно он выполняет задание. Информация предоставляется в виде меняющейся шкалы или индикатора, где при качественном и правильном выполнении задания отображается максимальное значение, а если же задание выполняется неверно или недостаточно близко к заданному значению, то происходит уменьшение значения отображаемого на шкале или индикаторе, кроме того моментальная обратная связь для отображения степени выполнения поставленного задания может производиться при помощи звуковых сигналов, например когда в качестве устройства визуального отображения 1 используется шлем виртуальной реальности с встроенными устройствами для прослушивания аудиосигнала. Такая реализация позволяет пациенту определить и понять, насколько правильно и качественно он выполняет задание, стимулируя его тем самым к проявлению ожидаемой мозговой активности и повышая эффективность реабилитации. Кроме того, когда происходит правильное выполнения задания и пациент видит на шкале или индикаторе высокую оценку качества выполняемого задания, это способствует выработке в организме пациента нейромедиаторов, который способствуют восстановлению нейронных связей в мозге.[00128] It is possible to implement a method of rehabilitation, in which on the visual display device 1 in the instant feedback mode, based on the registered signals of brain activity, the degree of completion of the task is displayed, that is, when the task is completed, the patient is provided with information on how much he does the job right. Information is provided in the form of a changing scale or indicator, where, if the task is performed correctly and correctly, the maximum value is displayed, and if the task is performed incorrectly or not close enough to the set value, then the value displayed on the scale or indicator decreases, in addition, instant feedback for display the degree of completion of the task can be carried out using sound signals, for example, when a virtual reality helmet with built-in devices for listening to an audio signal is used as a visual display device 1. Such implementation allows the patient to determine and understand how correctly and efficiently he performs the task, thereby stimulating him to the manifestation of the expected brain activity and increasing the effectiveness of rehabilitation. In addition, when the task is completed correctly and the patient sees a high assessment of the quality of the task being performed on a scale or indicator, this contributes to the production of neurotransmitters in the patient's body, which contribute to the restoration of neural connections in the brain.

[00129] Возможна реализация способа реабилитации, в котором задание, регистрация сигналов и команды на выполнение задания разделены на несколько этапов, при этом каждый этап выполнения задания может фиксироваться различным устройством, при этом каждый этап отображается на устройстве визуального отображения 1 самостоятельно. Таким образом, изобретение делает возможным симулировать выполнение сложных многоэтапных действий, подобных выполняемым пациентом в реальной жизни, и таким образом осуществлять комплексную реабилитацию.[00129] It is possible to implement a rehabilitation method in which the task, signal registration and task execution commands are divided into several stages, each stage of the task execution can be recorded by a different device, and each stage is displayed on the visual display device 1 independently. Thus, the invention makes it possible to simulate the performance of complex multi-stage actions similar to those performed by the patient in real life, and thus carry out complex rehabilitation.

[00130] Кроме того, все перечисленные варианты реализации способа реабилитации могут быть объединены, как все вместе (фиг. 4), так и в различных комбинациях и применяться отдельно друг от друга.[00130] In addition, all of the listed options for implementing the rehabilitation method can be combined, both all together (Fig. 4), and in various combinations and applied separately from each other.

[00131] Таким образом, использование заявленного изобретения «система реабилитации» и заявленного изобретения «способ реабилитации» увеличивает эффективность реабилитации при утрате или снижении обоняния и вкуса (аносмии) при различных нарушениях работы и заболеваниях центральной нервной системы, в том числе вследствие заболевания COVID-19, за счет стимуляции восстановления нарушенных или утраченных функций путем формирования различными способами и их комбинациями нейробиологической обратной связи между запахом и объектом, а также состоянием. Система реабилитации позволяет регистрировать, распознавать и выделять сигналы мозговой активности, выявляя реакцию пациента на объект и его свойства, в первую очередь запах, и погружая в сходную с обычной жизнью атмосферу за счет использования устройства визуального отображения, в том числе устройства виртуальной реальности; при этом возникающая биологическая обратная связь стимулирует нейропластичность - процесс в мозге, формирующий обходные нейронные пути взамен утраченных или нарушенных в результате заболевания. Дополнительное повышение эффективности реабилитации происходит с использованием электрической стимуляции и регистрации параметров дыхания.[00131] Thus, the use of the claimed invention "rehabilitation system" and the claimed invention "rehabilitation method" increases the effectiveness of rehabilitation in case of loss or decrease in smell and taste (anosmia) in various disorders and diseases of the central nervous system, including due to COVID- 19, by stimulating the restoration of disturbed or lost functions by forming in various ways and their combinations of neurobiological feedback between the smell and the object, as well as the state. The rehabilitation system allows you to register, recognize and isolate signals of brain activity, revealing the patient's reaction to an object and its properties, primarily smell, and immersing you in an atmosphere similar to ordinary life through the use of a visual display device, including a virtual reality device; at the same time, the emerging biofeedback stimulates neuroplasticity - a process in the brain that forms bypass neural pathways to replace those lost or impaired as a result of the disease. An additional increase in the effectiveness of rehabilitation occurs with the use of electrical stimulation and registration of respiratory parameters.

[00132] В настоящих материалах заявки представлено предпочтительное раскрытие осуществление заявленного технического решения, которое не должно использоваться как ограничивающее иные, частные воплощения его реализации, которые не выходят за рамки испрашиваемого объема правовой охраны и являются очевидными для специалистов в соответствующей области техники.[00132] The present application materials provide a preferred disclosure of the claimed technical solution, which should not be used as limiting other, private embodiments of its implementation that do not go beyond the requested scope of legal protection and are obvious to specialists in the relevant field of technology.

Claims

1. A system for the rehabilitation of smell and taste based on the brain-computer interface, including:

a device for displaying a training task and / or its implementation, a device for recording brain activity,

an olfactory display for influencing a trained function, a computer with a database and software for recognizing and isolating registered brain activity signals, with the ability to isolate evoked potential signals and signals from the olfactory zone of the cerebral cortex and interpret the selected registered signal using a database, while the computer with the software is configured to transmit commands generated on the basis of the interpretation of the registered signals of brain activity to the olfactory display and / or to the display device according to the principle of transmission and reception.

2. The rehabilitation system according to claim 1, in which a virtual reality device is used as a display device.

3. The rehabilitation system according to claim 1, in which the display device is combined with an olfactory display.

4. The rehabilitation system according to claim 1, in which an electroencephalograph is used as a device for recording brain activity.

5. The rehabilitation system according to claim. 1, in which the functional near infrared spectroscopy device is used as a device for recording brain activity.

6. The rehabilitation system according to claim 1, in which a magnetic resonance imaging device is used as a device for recording brain activity.

7. The rehabilitation system according to claim. 1, in which as a device for recording brain activity, a device for registering magnetic fields arising from the electrical activity of the brain is used.

8. The rehabilitation system according to claim 1, in which at least two different recording devices are used together as a device for recording brain activity signals.

9. The rehabilitation system according to claim 1, characterized in that it additionally contains an electrical stimulator.

10. The rehabilitation system according to claim 1, characterized in that it additionally contains sensors for recording respiratory activity.

11. The rehabilitation system according to claim 1, characterized in that it additionally contains sensors for recording eye activity.

12. A method for the rehabilitation of smell and taste, including:

provision by the display device of a training task aimed at restoring the affected function of smell and taste,

recording brain activity signals with a brain activity recording device,

transmission of registered brain activity signals to a computer with software associated with a database,

selection of brain activity signals necessary for interpretation by a computer with software, including the selection of evoked potential signals and signals from the olfactory zone of the cerebral cortex,

interpretation of the selected signals by comparing with the database, transmission of commands generated on the basis of the interpretation of the registered signals of brain activity to the olfactory display and / or display device,

the impact of the olfactory display on the function being trained, the transmission of a signal to the display device,

representation by the display device of the progress and degree of completion of the task.

13. The method of rehabilitation according to claim 12, in which, at the stage of isolating and recognizing the registered signals of brain activity, signals of the visual evoked potential and signals of the olfactory zone of the cerebral cortex are isolated.

14. The rehabilitation method of claim 12, wherein eye activity is additionally recorded to determine object selection.

15. The method of rehabilitation according to claim 12, in which, in addition to the signals of brain activity, respiratory activity is recorded.

16. The method of rehabilitation according to claim 15, in which the impact on the trained function by the olfactory display is carried out in accordance with the respiratory activity.

17. The method of rehabilitation according to claim 12, in which the effect on the trained function by the olfactory display in accordance with the recognized signals of brain activity is additionally accompanied by electrical stimulation of the nerves and nerve endings responsible for smell and taste recognition.

18. The rehabilitation method according to claim 12, in which the selection and / or configuration of the software classifier used to generate the database is carried out automatically.

19. The method of rehabilitation according to claim 12, in which the interpretation data of brain activity obtained during the performance of the task, including data obtained during the effect of the olfactory display on the exercised function, is recorded in the database.

20. The rehabilitation method according to claim 12, in which the display device in instant feedback mode, based on the registered signals of brain activity, displays the degree of completion of the task.

21. The method of rehabilitation according to claim 12, in which the provision of the task, the registration of signals and the performance of the task are divided into several stages, while at each stage of the task, the bioelectrical, visual and respiratory activities can be recorded by various devices, while each stage is displayed on the display device on one's own.