[发明专利]便携式工作记忆评测与训练装置

说明书

技术领域

本发明涉及教育和心理评测领域，具体涉及一种便携式工作记忆评测与训练装置。

背景技术

工作记忆是指在执行认知任务过程中用来暂时监控、保持、存储和刷新信息的能力，是高级认知过程的一个基础支撑结构。《实验儿童心理学》和《美国科学院院刊》等众多著名期刊都报道，工作记忆可以比IQ(智力)测试更好地测量人们的智力水平、且能更好地预测学生今后的学业情况。《科学通报》报道，通过工作记忆训练可以提高流体智力水平。工作记忆能力可以作为评价人们处理信息和完成复杂任务的能力的重要指标，因此对工作记忆能力的评测与训练具有十分重要的意义。

在现有技术中，工作记忆评测与训练所采用的主要是行为学方法。具体实现手段主要是通过计算机软件界面呈现不同的任务和范式(主流的任务和范式包括视觉空间工作记忆任务、数字广度任务、词语广度任务、选择反应时任务、复述、“n-back”任务等)，通过这些任务和范式，可以对言语信息和视觉信息的工作记忆能力进行评测和训练。由于计算机操作需要使用键盘和鼠标等交互设备，因此现有的工作记忆测量和训练方法主要适用于6岁以上正常人群。

此外，有专利《改善认知功能的方法和组合物》(CN200780030479.1)和《通过施用紫檀芪减轻氧化应激并改善工作记忆的方法》(CN200880110318.8)公布了利用药物提升工作记忆的方法。这些药物学方法只适合于6岁以上人群，且没有开展基于脑功能信息感知的评测与训练方法研究，目前亟待从“脑-行为”视角研究工作记忆能力的评测和训练问题，特别是亟待解决3-6岁儿童以及特殊儿童(如多动症儿童、孤独症儿童、学习困难儿童)工作记忆能力的评测和训练问题。

综上，目前亟待从“脑-行为”视角研究工作记忆能力的评测和训练问题，特别是亟待解决3-6岁儿童、特殊儿童(如多动症儿童、孤独症儿童、学习困难儿童)以及特殊老年人的工作记忆能力的评测和训练问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中工作记忆测量与训练仪器没有涉及脑功能信息感知、且不适合3-6岁儿童群体等缺陷，提供一种便携式工作记忆评测与训练装置。

技术方案：本发明的一种便携式工作记忆评测与训练装置，包括平板电脑、无线信号中转器、便携式脑电采集与分析系统和云服务器，所述平板电脑通过无线信号中转器分别与便携式脑电采集与分析系统和云服务器进行双向通信；所述无线信号中转器与平板电脑的输入输出数据接口相连接；所述云服务器通过无线信号中转器读取平板电脑中的数据。

其中，平板电脑是整个装置的控制中心，一方面，平板电脑控制脑电信号与刺激呈现之间的同步，另一方面能够将用户操作平板电脑时的行为响应信息以及便携式脑电采集与分析系统发送来的信息等数据进行集中分析处理，以达到对用户的工作记忆能力进行评测和训练。而云服务器则可以通过无线信号中转器读取平板电脑在工作记忆能力进行评测和训练过程中所涉及的所有数据，这些数据经过处理后供用户查询和后续分析使用。

进一步的，所述平板电脑内设置有任务调度模块、刺激呈现模块、USB接口驱动模块、行为数据采集与分析模块、脑电信号分析模块、数据融合分析模块和生物反馈模块，所述任务调度模块首先通过刺激呈现模块产生虚拟现实场景，用户按照设计场景内容进行某种操作，所述行为数据采集与分析模块同步记录用户在操作过程中的行为响应并通过算法获得计算结果；同时，所述脑电信号分析模块通过无线信号中转器实时获取便携式脑电采集与分析系统传输来的脑电信息；所述数据融合分析模块对工作记忆能力水平进行感知和估计，该工作记忆能力评估结果通过生物反馈模块反馈输入到刺激呈现模块最终形成闭环控制环路。其中，行为响应包括正确率及其分布、反应时及其分布等信息。

进一步的，所述便携式脑电采集与分析系统封装于头戴式外壳中，包括微处理器、双导脑电采集模块、无线收发模块和SD卡读写模块，所述微处理器将双导脑电采集模块采集的原始脑电信号进行分析处理并提取出反映大脑活动节律的脑电波功率谱；所述SD卡读写模块将脑电波功率谱存储于SD卡中并由无线收发模块实时发送至平板电脑。

进一步的，所述双导脑电采集模块采用干电极，将脑电信号采集的头皮位置设置于双侧前额叶，参考电极和地电极分别位布置在左右耳垂处。

进一步的，所述行为响应包括正确率及其分布和反应时及其分布；脑电波节律包括δ波(其波段为1-3Hz)、θ波(其波段为4-7Hz)、α波(其波段为8-13Hz)、β波(其波段为14-25Hz)和γ波(其波段在25Hz以上)。