[發(fā)明專利]用于培訓(xùn)和評(píng)估的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680009491.3
• 申請(qǐng)日: 2016-03-10
• 公開（公告）號(hào): CN107548312A
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·E·菲利普斯;M·齊格勒;J·崔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 赫爾實(shí)驗(yàn)室有限公司
• 主分類號(hào): A61N1/36
• 分類號(hào): A61N1/36;A61B5/00;G09B9/08;G09B9/24;G09B19/16
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,楊薇

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

這是2015年3月10日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/131,031的非臨時(shí)專利申請(qǐng)，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種培訓(xùn)和評(píng)估系統(tǒng)，更具體地，涉及一種評(píng)估神經(jīng)刺激(neurostimulation)和培訓(xùn)(training)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界和抽象任務(wù)表現(xiàn)的影響以改善后續(xù)培訓(xùn)的培訓(xùn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

飛行員培訓(xùn)和評(píng)估對(duì)于確保飛機(jī)飛行員的質(zhì)量和能力是至關(guān)重要的。當(dāng)前僅存在用于常規(guī)的飛行員培訓(xùn)方法的評(píng)估指標(biāo)；然而，目前不存在用于評(píng)估表現(xiàn)增強(qiáng)或識(shí)別飛行子任務(wù)表現(xiàn)的評(píng)估系統(tǒng)。飛行員認(rèn)證和評(píng)估空間中的現(xiàn)有技術(shù)以書面評(píng)估和其它這樣的常規(guī)程序的形式存在，但往往被發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)世界的表現(xiàn)有差的相關(guān)性。例如，將測(cè)試和問卷表現(xiàn)與實(shí)際飛行相關(guān)聯(lián)的嘗試只能得出飛行員判斷測(cè)試(PJT)分?jǐn)?shù)與每年飛機(jī)中的事故數(shù)量之間的輕微的負(fù)相關(guān)性(參見參考文獻(xiàn)列表，參考文獻(xiàn)7)。這種相關(guān)性既不詳盡(不覆蓋一般飛行表現(xiàn)，僅衡量導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的航班)，也不粒狀(granular)(所有事故在此模式下均被相同對(duì)待)。

與神經(jīng)刺激有關(guān)的增強(qiáng)的表現(xiàn)評(píng)估存在，但只存在于與和實(shí)際現(xiàn)實(shí)世界表現(xiàn)較差相關(guān)的任何可辨別的現(xiàn)實(shí)世界任務(wù)無關(guān)的抽象狀態(tài)中(參見，例如，參考文獻(xiàn)1和9)。雖然這些抽象測(cè)量中的一些已被證明可以預(yù)測(cè)一些調(diào)查人員的表現(xiàn)，但其他的抽象測(cè)量卻沒有識(shí)別任何這樣的預(yù)測(cè)能力，并且該領(lǐng)域可以被認(rèn)為是一個(gè)積極研究的領(lǐng)域(參見，參考文獻(xiàn)9)。

此外，神經(jīng)增強(qiáng)的現(xiàn)有表現(xiàn)增強(qiáng)/表現(xiàn)評(píng)估形式包括一般智力測(cè)試或個(gè)體能力測(cè)試，諸如，反應(yīng)時(shí)間和工作記憶能力。這些指標(biāo)不與實(shí)際飛行任務(wù)或現(xiàn)實(shí)世界飛行情況直接相關(guān)，并且與實(shí)際飛行能力/技能的相關(guān)性差(參見，參考文獻(xiàn)5)。雖然抽象任務(wù)評(píng)估(諸如，從智力測(cè)試或認(rèn)知負(fù)荷“游戲”推導(dǎo)出的任務(wù)評(píng)估)可以提供對(duì)任務(wù)專業(yè)知識(shí)和技能的粗略估計(jì)，但抽象智力評(píng)測(cè)和現(xiàn)實(shí)世界情況的相關(guān)性不能為現(xiàn)實(shí)世界任務(wù)的實(shí)際執(zhí)行提供非常可靠的指標(biāo)。這在廣泛的現(xiàn)實(shí)世界情況下是真實(shí)的，并且隨著任務(wù)變得越來越復(fù)雜，變得越來越不可靠(參見，參考文獻(xiàn)1、3、9和10)。

因此，存在對(duì)這樣一種培訓(xùn)和評(píng)估系統(tǒng)的持續(xù)需求，該系統(tǒng)(1)：將評(píng)估程序重組成更加基于表現(xiàn)并且定量的模型；(2)識(shí)別與當(dāng)前任務(wù)直接相關(guān)的功能表現(xiàn)的具體顯示世界的改進(jìn)；以及(3)提供表現(xiàn)數(shù)據(jù)的有意義且實(shí)用的反饋(feed-back)和前饋(feed-forward)資源，以用于神經(jīng)刺激領(lǐng)域的腦機(jī)接口(brain-machine interface)和表現(xiàn)增強(qiáng)范例(performance-augmentation paradigm)。

發(fā)明內(nèi)容

本公開提供了一種評(píng)估神經(jīng)刺激和培訓(xùn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界和抽象任務(wù)表現(xiàn)的影響以改進(jìn)后續(xù)培訓(xùn)的培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個(gè)或更多個(gè)處理器和存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器是上面編碼有可執(zhí)行指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，使得在執(zhí)行指令時(shí)，所述一個(gè)或更多個(gè)處理器執(zhí)行若干操作，所述操作包括：對(duì)受試者的基線大腦狀態(tài)和行為表現(xiàn)進(jìn)行分類；評(píng)估培訓(xùn)目標(biāo)，以指定受試者將要執(zhí)行哪些任務(wù)以及期望的表現(xiàn)水平；當(dāng)受試者執(zhí)行指定的任務(wù)時(shí)，對(duì)受試者進(jìn)行神經(jīng)刺激；以及評(píng)估行為數(shù)據(jù)以確定受試者是否已達(dá)到培訓(xùn)目標(biāo)。

在另一方面，在評(píng)估行為數(shù)據(jù)以確定受試者是否已達(dá)到培訓(xùn)目標(biāo)的操作中，如果受試者已達(dá)到所選擇的目標(biāo)，則停止。

此外，在評(píng)估行為數(shù)據(jù)以確定受試者是否已達(dá)到培訓(xùn)目標(biāo)的操作中，如果個(gè)體尚未達(dá)到培訓(xùn)目標(biāo)，則執(zhí)行以下操作：檢查神經(jīng)數(shù)據(jù)以識(shí)別神經(jīng)刺激的導(dǎo)致相對(duì)于基線行為表現(xiàn)提高的表現(xiàn)值的激活狀態(tài)和值；調(diào)整神經(jīng)刺激的激活狀態(tài)和值以匹配導(dǎo)致提高的表現(xiàn)值的激活狀態(tài)和值；并且重復(fù)對(duì)受試者進(jìn)行神經(jīng)刺激、評(píng)估行為數(shù)據(jù)以及檢查神經(jīng)數(shù)據(jù)以識(shí)別激活狀態(tài)和值的操作，直到受試者已達(dá)到培訓(xùn)目標(biāo)為止。

另外，在檢查神經(jīng)數(shù)據(jù)以識(shí)別神經(jīng)刺激的激活狀態(tài)和值的操作，神經(jīng)數(shù)據(jù)是功能性近紅外光譜圖像(functional near-infrared spectroscopy imagery)和腦電圖數(shù)據(jù)(electroencephalogram data)中的至少一個(gè)。

在另一方面，在評(píng)估行為數(shù)據(jù)的操作中，行為數(shù)據(jù)包括表現(xiàn)數(shù)據(jù)。

在又一方面，該系統(tǒng)包括具有多個(gè)傳感器和刺激器的有彈性的頭罩(headcap)。

在又一方面，用于培訓(xùn)和評(píng)估的系統(tǒng)是飛行員培訓(xùn)和評(píng)估系統(tǒng)，使得當(dāng)受試者執(zhí)行指定的任務(wù)時(shí)，所述指定的任務(wù)在飛行模擬器中被執(zhí)行，并且行為數(shù)據(jù)是如由飛行模擬器記錄的飛行數(shù)據(jù)。