使用生理信号输入的心理健康评估系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于使用来自人的客观生理信号评估该人的心理健康状态的方法和系统，包括：在邻近人的头部布置一个或多个传感器以测量人的至少一个脑电图(EEG)信号，以及通过计算EEG信号带中的EEG信号中的功率来分析该至少一个EEG信号；确定针对EEG信号带所计算的功率的指示人的情绪或认知状态的特性；以及基于所确定的特性来评估人的心理健康状态。生成评估输出，该评估输出报告人的所评估的心理健康状态。在至少一个具体实施中，EEG信号包含振荡θ波，并且计算围绕所确定的平均延迟在θ波中发生的最大功率的时间的方差。θ波中发生的最大功率的时间的方差。θ波中发生的最大功率的时间的方差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用生理信号输入的心理健康评估系统和方法

技术介绍


[0001]本公开涉及用于评估人的心理健康的系统、方法和应用，并且具体地在此类评估中使用生理信号输入诸如脑电图(EEG)信号。
[0002]相关技术描述
[0003]心理健康是一个广义的术语，其包括使思维适应变化的内部状态和外部环境、使其能够以目标导向的方式主动引导行为、以及忽略内部和外部干扰的能力。实质上，这是人“执行任务”的能力。心理健康的关键要素在认知文献中被称为适应性控制或认知控制。这种认知能力对于作出良好的决策和对变化的或具有挑战性的环境作出最佳响应是至关重要的。
[0004]进行决策是人类高度发展的心理能力。虽然人类在生命过程中作出许多决策，一些决策是重要或复杂的，而其他决策是微不足道或容易的，但决策过程相当复杂并且涉及多种认知因素，包括注意力和记忆力，并且必然受情绪的影响。我们中的绝大多数曾经经历了“过于生气而无法说话”或“试图给人留下深刻印象时过于激动而嘟囔废话”的现象。这些是可能认知控制不理想并且因此情绪超过沟通的必要认知过程的情况的示例。认知控制不佳对情绪过程的影响已在金融和商业领域中得到详细记载。众所周知，情绪会在人们作出经济决策的时候产生影响，常常违背合理的金融原理和理性，使得情绪超出逻辑并且导致不良决策。行为经济学和行为金融学是研究情绪和行为对经济活动诸如投资、消费者偏好和营销的影响的学科。许多认知过程受到不良自我控制(包括注意力)的影响。缺乏注意力可能意味着遗漏信息，这继而也会影响决策。
[0005]人的心理健康必然会影响他们对生活中重要问题的决策：例如婚姻与关系、工作和学习，或定居在哪里。理想的是，人类可作出合理的决策，而不会过度受情绪或注意力缺陷的影响或更糟地被情绪或注意力缺陷打败，这些情绪或注意力缺陷可被广泛地归类为此刻心理不健康。如果人们可以认识到心理健康在决策过程中的作用，从而使得人们能够重新评估决策的有效性，这将是非常有价值的。如果可在最佳心理健康状态下作出决策，则将是理想的。
[0006]因此，在神经生理学上评估心理健康，并使用此类评估来定量地确定个人的精神状态，从而预测此刻它对个人决策和其他认知生活任务的影响将是一项创新。随着人变老或在痴呆的早期阶段，与决策相关的心理健康可能发展为更重要的问题。实际上，最近的论文表明脑波或电磁脑活动的谱评估显示出用于痴呆早期诊断的预测能力(Priyanka等人，2018)。在这种情况下，人们可能能够足够地补偿而表现出正常的功能，但决策尤其是复杂决策可能由于心理健康的微妙劣化而受到影响，其可以使用EEG测量来更精确地检测。在这种情况下对心理健康的神经生理学测量可有利于人们理解他或她的心理状态并正确看待他们的决策，尤其是与以前按照自我评估或知情评估的终身决策的示例相比而言。可以设想的是，这种不理想心理健康的量度可用于评估各种类型的痴呆早期阶段，包括例如有机
或神经性脑综合征、阿尔茨海默病或外伤性脑损伤。还有以下情况，当一个人的心理健康得到改善时，此类测量也可用于评估恢复，最终目的是如果得到早期治疗以及适当且精确的干预，痴呆相关疾病可具有可逆病因。
[0007]迄今为止，心理健康传统上通过心理研究或生理研究间接评估，而不是通过大脑研究直接评估。缺乏用于评估心理健康的直接神经生理学评估在很大程度上是由于缺乏可量化心理健康的关键组分(诸如认知控制)的可靠测量。本公开包括使用定量EEG标记的系统，该标记可用于在决策过程之前、期间和之后评估人的心理健康状态，因此继而可帮助优化人的决策。

技术实现思路

[0008]广义地讲，本公开包括使用来自人的客观生理信号来评估人的心理健康状态的方法和系统及其部件。一个或多个传感器被布置在人的头部附近以测量人的至少一个脑电图(EEG)信号。通过如下方式分析该至少一个EEG信号：计算EEG信号带中的EEG信号的功率，确定针对EEG信号带所计算的功率的指示人的情绪或认知状态的特性，并且基于所确定的特性来评估人的心理健康状态。生成评估输出，该评估输出报告人的所评估的心理健康状态。在至少一个具体实施中，EEG信号包含振荡θ波，并且计算围绕所确定的平均(均值)延迟在θ波中发生的最大功率的时间的方差。
附图说明
[0009]图1是根据本公开的至少一个实施方案的具有子系统及其部件的系统的示意图。
[0010]图2A是在人的头部上的标记位置上方嵌入有EEG传感器的头戴式耳机的侧视图的示意图。
[0011]图2B是人的头部上的头戴式耳机的顶视图的示意图，其指示如图2A所标记的EEG传感器的位置。
[0012]图3A是在人的头部上的标记位置上方嵌入有EEG传感器的简化头戴式耳机的侧视图的示意图。
[0013]图3B是人的头部上的简化头戴式耳机的顶视图的示意图，其指示如图3A所标记的EEG传感器的位置。
[0014]图4A是α去同步及其与刺激后θ同步的关系的散点图。
[0015]图4B描述了测量认知控制和决策的箭头侧抑制任务的一致状况的示例。
[0016]图4C描述了箭头侧抑制任务的不一致(更困难)状况的示例。
[0017]图5A是示出当正在进行的θ信号之间存在干扰时误差概率的增加的曲线图，其中峰值误差率在140ms(一个θ周期)。
[0018]图5B是示出θ相对于反应时间(RT)的预测能力的散点图。该示例中的相关性为.88，因此θ相几乎完全预测行为测量(在这种情况下为RT)。
具体实施方式
[0019]本文所公开的系统和方法使用创新性生理信号输入诸如EEG测量来确定人的心理健康状态。此类系统和方法为用户提供他或她的心理健康的评估，计量用户在脑训练中的
进展，并且可以引导用户在最佳的心理健康状态下作出更好的决策。参考附图以非限制性示例的方式描述本公开的例示性实施方案。
[0020]本公开的实施方案使用传感器、信号处理和分析算法来评估决策过程之前、期间和之后的心理健康，以及在不存在决策的情况下测量心理健康，并且量化认知处理的每个阶段例如对决策过程的相对影响。就决策而言，此类评估可帮助引导决策者评估其此刻的决策能力，从而选择继续执行当前的任务，或者采取或避免执行额外的动作以优化决策过程。本公开可应用于一般生活问题和许多其他环境中的决策，包括例如营销、消费者偏好、投资和财务决策以及其他社会和经济应用。对决策的评估也可一致地用于跟踪个体随时间推移并与不同状态相关联的决策能力，例如早晨与下午或晚上，或与时差或睡眠缺乏相关联。
[0021]神经科学已表明，大多数认知和记忆利用功能发生在新皮质中，新皮质是大脑最高度进化的部分。另一方面，人们认为情绪主要在中脑区域中被处理。存在源自中脑的某些神经通路和神经过程，这些神经通路和神经过程将情绪及其影响新皮质中的认知和记忆利用过程的效果相关联。已知与认知控制相关的神经生理过程从前额皮质和顶叶皮质出现。此类过程在皮质内产生电势，该电势可经由放置在头皮上的脑电图(EEG)传感器或电极以时间精度在头皮上测量。虽然本文所公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种使用来自人的客观生理信号来评估所述人的心理健康状态的方法，所述方法包括：在邻近所述人的头部布置一个或多个传感器以测量所述人的至少一个脑电图(EEG)信号；通过以下方式分析所述至少一个EEG信号：计算EEG信号带中的所述EEG信号中的功率；确定针对所述EEG信号带所计算的功率的指示所述人的情绪或认知状态的特性；以及基于所确定的特性来评估所述人的心理健康状态；以及生成评估输出，所述评估输出报告所述人的所评估的心理健康状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个EEG信号包含在介于4Hz至8Hz之间的频率范围内的振荡θ波，并且其中确定所计算的功率的所述特性包括：识别发生在多个θ波中的每个θ波中的最大功率的时间；使用每个θ波中所识别的所述最大功率的所述时间来确定所述θ波中发生所述最大功率相对于所述θ波的开始的平均延迟；以及计算围绕所确定的平均延迟的所述θ波中的所述最大功率的所述时间的方差。3.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括：在所述一个或多个传感器测量所述至少一个EEG信号时，给予所述人要执行的认知任务；在执行所述认知任务时测量所述人的反应时间；以及确定所测量的反应时间与所述θ波的开始的关系。4.根据权利要求2所述的方法，所述方法进一步包括实施机器学习过程，所述机器学习过程使用历史测量的EEG信号和所述人的决策结果作为反馈回路中的输入，以改善计算所述θ波中所述最大功率的所述时间的所述方差的准确度。5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括在所述一个或多个传感器测量所述人的所述至少一个EEG信号时，给予所述人要执行的认知任务，其中所述至少一个EEG信号包含在介于4Hz至8Hz之间的频率范围内的振荡θ波，并且其中确定所计算的功率的所述特性包括：确定在多个θ波中的每个θ波中发生的最大功率；以及使用所述多个θ波中的所述最大功率的量的方差作为所确定的特性。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个EEG信号包含在介于4Hz至8Hz之间的频率范围内的振荡θ波和在8Hz至13Hz的频率范围内的振荡α波，并且其中分析所述至少一个EEG信号包括：计算所述θ波中的功率和所述α波中的功率；基于所述θ波中的所述功率与所述α波中的所述功率的比较来确定所计算的功率的所述特性；以及基于所述θ波中的功率大于所述α波中的功率的程度来评估所述人的所述心理健康状态。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个EEG信号包含在8Hz至13Hz的频率范围内的α波，并且
其中分析所述至少一个EEG信号包括：计算起源于所述人的头部的左额区域中的α波中的功率和起源于所述人的头部的右额区域中的α波中的功率；以及基于源于所述左额区域的所述α波中的所述功率与源于所述右额区域的所述α波中的所述功率的比较来确定所计算的功率的所述特性。8.根据权利要求1所述的方法，其中生成所述评估输出进一步包括在决策过程中引导所述人，所述决策过程涉及在决策树中构建的多个二元决策，并且在所述多个二元决策中的每个决策处评估所述人的所述心理健康状态。9.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括通过将所述评估输出作为神经反馈提供给所述人以引导所述人降低所述人对决策过程的情绪影响来优化所述人的所述决策过程。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述EEG信号带包括θ频带和α频带，所述方法进一步包括通过使用所述θ频带和所述α频带中的活动以及所述θ频带和所述α频带中的所述活动之间的关系以推断所述人的认知状态，包括注意力、专注度和/或记忆力，来优化所述人的认知控制。11.一种用于使用来自人的客观生理信号来评估所述人的心理健康状态的系统，所述系统包括：一个或多个传感器，所述一个或多个传感器能够布置在所述人的头部附近以测量所述人的至少一个脑电图(EEG)信号；和计算设备，所述计算设备被配置为通过以下方式分析所述至少一个EEG信号：计算EEG信号带中的所述EEG信号中的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：维菲特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：