闭环干预控制系统技术方案

描述了一种用于受试者的记忆巩固的闭环干预控制系统。在操作期间，在对第一记忆进行清醒编码期间，然后在受试者睡着并且联接到干预系统时，所述系统模拟所述受试者的所述第一记忆的记忆变化。基于所模拟的记忆变化，所述系统预测所述第一记忆的行为表现，所述行为表现是可以通过提示来回忆起所述第一记忆的概率。所述系统可以用于基于通过所述模拟确定的所述第一记忆的所述行为表现，针对所述第一记忆来控制干预系统的操作(例如，开启或关闭)。

Closed-loop Intervention Control System

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】闭环干预控制系统政府权益本专利技术是在美国政府合同编号W911NF-16-C-0018,RAMReplay的政府支持下进行的。美国政府享有本专利技术中的特定权益。相关申请的交叉引用本申请是2017年8月21日提交的美国申请No.15/682,065的部分继续申请，该申请是2016年10月20日提交的美国临时申请No.62/410,533的非临时申请，它们的全部内容通过引用并入于此。本申请也是2016年8月3日提交的美国申请No.15/227,922的部分继续申请，该申请是2015年8月27日提交的美国临时申请No.62/210,907的非临时申请。美国申请No.15/227,922也是2015年8月27日提交的美国临时申请No.62/210,890的非临时申请。美国申请No.15/227,922也是2015年10月28日提交的美国临时申请No.62/247,435的非临时申请。上述全部申请通过引用将其全部内容并入于此。本申请也是2016年10月24日提交的美国申请No.15/332,787的部分继续申请，该申请是2015年10月23日提交的美国临时申请No.62/245,730的非临时申请，它们的全部内容通过引用并入于此。本申请也是2016年12月30日提交的美国临时申请No.62/440,820的非临时专利申请，该临时申请的全部内容通过引用并入于此。本申请也是2017年6月7日提交的美国临时申请No.62/516,457的非临时专利申请，该临时申请的全部内容通过引用并入于此。专利技术背景(1)
本专利技术涉及记忆获取系统，更具体地，涉及对用于人类受试者的记忆巩固、学习以及技能获取的装置进行增强的基于认知模型的预测控制器。(2)相关技术的说明在操作任务中(如在许多商业和教育场景中)，快速整合新信息(基于有限的曝光)并准确回忆(recall)所述信息是至关重要的。为了改善这种回忆，了解记忆整合和回忆过程是重要的。例如，普遍认为新记忆首先被编码成人脑的海马状突起区域中的短期记忆，然后逐渐过了几天、几周或几个月，它们被巩固到缓慢学习的、更稳定的、被称为皮质的大脑区域中，其中存储有长期记忆。一旦将信息巩固成长期记忆，该信息就会变得更耐衰退。这种巩固过程包括被称为“重放”的事件，该“重放”发生在被称为非快速眼动睡眠或NREM的深度睡眠阶段期间。理论认为，越频繁地重放记忆，在对依赖于回忆该记忆的行为进行测试时，人表现得就越好。尽管可以在睡眠期间重放短期存储中的任何记忆，但如果特定记忆与某些情感内容或高即时回报(highimmediatereward)有关，则重放该特定记忆的概率更高。遗憾的是，人们需要学习的许多东西都是无聊的或乏味的，学习它们的回报可能还有很长的路要走。为解决这个问题，已经测试了若干技术以试图增强记忆整合和回忆。例如，在实验室实验中，在执行任务期间，将听觉或嗅觉提示与游戏(toy)任务相关联，然后在睡眠期间使用这些提示来触发重放该任务执行记忆。举例来说，Rudoy等人报道了以下内容：利用音频提示的对象位置实验的记忆存留率在1.5小时后为97％，可以推测其在48小时后为4％(参见并入的参考文献列表，参考文献1)。在其它工作方面，Diekelman等人报道了以下内容：利用气味提示的对象位置实验在1.67小时后存留84％，可以推测其在10小时后为5％(参见参考文献2)。此外，Marshall等人报道了在使用tDCS提示的情况下，在10小时后，配对关联物任务(pairedassociatetask)存留90％，但他们的技术改善了每一个记忆；并不是针对特定记忆的。虽然有前景，但前述技术中没有一种技术并入有基于模型的干预系统以在线模拟基于迄今为止给出的治疗的可能的行为改善，从而允许决定是应继续干预还是应当停止干预。现有技术的记忆干预技术仅在实验室中、在受监督的睡眠条件下进行过测试。它们从未打算用于现实世界；而是仅用于记忆巩固的研究。然而，无论是在实验室还是在现实环境中，没有方法来控制哪些记忆需要增强，或者在特定记忆被充分增强时停止针对其的干预，以允许巩固其它记忆。这种需求从未显见出来，因为尚未发展用于对在睡眠期间重放的特定记忆进行识别的科学；因此，记忆干预仅被用于所有记忆的总体增强。为了在实验室中提供对特定记忆增强干预的这种控制，并且为了使这成为除了受监督的实验室环境之外，个人也可以使用的商业产品，干预投放系统必须是自动化的。这是因为当受试者处于慢波睡眠或者发生记忆重放的任何其它认知状态时，必须实时(在1Hz慢波振荡周期内)分析脑电图(EEG)读数，以决定在下一个周期应当应用哪种记忆干预(若有的话)。没有人类监控系统能够像自动化系统那样快速地并且在不需要唤醒受试者以进行表现测试的情况下做出这些决定。因此，仍需要一种自动干预控制系统或控制器，其通过评估受试者的大脑状态并实时预测何时应用干预来使干预方法有效且高效。
技术实现思路
本公开提供了一种用于受试者的记忆巩固的闭环干预控制系统。在各个实施方式中，所述系统包括一个或更多个处理器以及存储器。例如，所述存储器是编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行若干操作，例如：在对第一记忆进行清醒编码期间，然后在受试者睡着并且联接到干预系统时，模拟所述受试者的所述第一记忆的记忆变化；基于所模拟的记忆变化，预测所述第一记忆的行为表现，所述行为表现是可以通过提示回忆起所述第一记忆的概率；并且基于通过所述模拟确定的所述第一记忆的所述行为表现，针对所述第一记忆来控制所述干预系统的操作。例如，控制本专利技术系统包括开启或关闭所述干预系统，以激活与所述干预系统相关联的电极。在另一方面中，所模拟的记忆变化基于所述记忆中的因训练和重放而造成的增加的技能水平，并且在所述受试者的生物特征数据与所述受试者的技能表现相关时基于该生物特征数据。在又一方面中，模拟记忆变化的操作包括对特定记忆进行编码和巩固。此外，所述特定记忆在短期记忆储存中被编码并且在长期记忆储存中被巩固。另外，在所述长期记忆储存中巩固所述特定记忆的操作包括强化所述特定记忆的表示。在又一方面中，在所述长期记忆储存中巩固所述特定记忆的操作是在所述受试者处于NREM睡眠或安静的清醒状态并且出现慢波振荡的各个正相位时执行的。此外，生物特征数据与所述受试者的技能表现之间的相关性是基于滚动平均生物特征和滚动平均表现度量每m次试验更新的。在又一方面中，所述系统执行对所述特定记忆的重放进行识别并且提供关联质量的操作，所述质量是在特定时间激活所述特定记忆的可能性。最后，本专利技术还包括一种计算机程序产品和计算机实现方法。所述计算机程序产品包括存储在非暂时性计算机可读介质上的计算机可读指令，该计算机可读指令可以由具有一个或更多个处理器的计算机执行，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行本文列举的操作。另选地，所述计算机实现方法包括使计算机执行这种指令并且执行所得操作的行为。附图说明根据下面结合参照附图对本专利技术各个方面做出的详细描述，本专利技术的目的、特征以及优点将是显而易见的，其中：图1是示出根据本专利技术各个实施方式的系统的部件的框图；图2是具体实施本专利技术的一个方面的计算机程序产品的例示图；图3是根据本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于受试者的记忆巩固的闭环干预控制系统，所述系统包括：一个或更多个处理器以及存储器，所述存储器是编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：使用认知模型，基于在对第一记忆进行清醒编码期间记录的生物特征数据来模拟所述第一记忆的记忆变化，所述生物特征数据表示注意力、压力以及精神疲劳中的至少一种；基于所模拟的记忆变化，预测所述第一记忆的行为表现，所述行为表现是能够通过提示回忆起所述第一记忆的概率；以及基于通过所述模拟确定的所述第一记忆的所述行为表现，针对所述第一记忆来控制所述干预系统的操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.30 US 62/440,820;2017.06.07 US 62/516,457;1.一种用于受试者的记忆巩固的闭环干预控制系统，所述系统包括：一个或更多个处理器以及存储器，所述存储器是编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行所述指令时，所述一个或更多个处理器执行以下操作：使用认知模型，基于在对第一记忆进行清醒编码期间记录的生物特征数据来模拟所述第一记忆的记忆变化，所述生物特征数据表示注意力、压力以及精神疲劳中的至少一种；基于所模拟的记忆变化，预测所述第一记忆的行为表现，所述行为表现是能够通过提示回忆起所述第一记忆的概率；以及基于通过所述模拟确定的所述第一记忆的所述行为表现，针对所述第一记忆来控制所述干预系统的操作。2.根据权利要求1所述的闭环干预控制系统，其中，控制所述干预系统的操作包括开启或关闭所述干预系统，以激活与所述干预系统相关联的电极。3.根据权利要求2所述的闭环干预控制系统，其中，所模拟的记忆变化表示所述第一记忆中的因训练和生物特征因素而造成的增加的技能水平。4.根据权利要求3所述的闭环干预控制系统，其中，模拟记忆变化的操作包括对特定记忆进行编码和巩固。5.根据权利要求4所述的闭环干预控制系统，其中，所述特定记忆在短期记忆储存中被编码并且在长期记忆储存中被巩固。6.根据权利要求5所述的闭环干预控制系统，其中，在所述长期记忆储存中巩固所述特定记忆的操作包括强化所述特定记忆的表示。7.根据权利要求6所述的闭环干预控制系统，其中，在所述长期记忆储存中巩固所述特定记忆的操作是在所述受试者处于NREM睡眠或安静的清醒状态并且出现慢波振荡的各个正相位时执行的。8.根据权利要求7所述的闭环干预控制系统，其中，生物特征数据与所述受试者的技能表现之间的相关性是基于滚动平均生物特征和滚动平均表现度量每m次试验更新的。9.根据权利要求8所述的闭环干预控制系统，所述闭环干预控制系统还包括对所述特定记忆的重放进行识别并且确定关联质量的操作，所述质量是在特定时段内激活所述特定记忆的可能性。10.根据权利要求9所述的闭环干预控制系统，其中，所述质量基于所述特定记忆的新近度和实践频率。11.一种用于受试者的记忆巩固的闭环干预控制系统，所述系统包括：一个或更多个处理器以及存储器，所述存储器是编码有可执行指令的非暂时性计算机可读介质，使得在执行所述指令时，一个或更多个处理器执行以下操作：使用认知模型，基于在对第一记忆进行清醒编码期间记录的生物特征数据来模拟所述第一记忆的记忆变化，所述生物特征数据表示注意力、压力以及精神疲劳中的至少一种；基于所模拟的记忆变化，预测所述第一记忆的行为表现，所述行为表现是能够通过提示回忆起所述第一记忆的概率；以及基于通过所述模拟确定的所述第一记忆的所述行为表现，针对所述第一记忆来控制所述干预系统的操作。12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，控制所述干预系统的操作包括开启或关闭所述干预系统，以激活与所述干预系统相关联的电极。13.根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中，所模拟的记忆变化表示所述第一记忆中的因训...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·W·斯克尔海姆，M·D·霍华德，P·K·皮利，
申请(专利权)人：赫尔实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US