将脑信号与脑状态的有意改变和无意改变关联制造技术

本发明专利技术公开了分析以提取并评估从包括人在内的受试动物收集的脑数据来检测有意脑活动和无意脑活动以及其它非预期的信号的方法。将这些信号与更高的脑认知功能或无意的潜在不良事件(如中风或癫痫)关联，并与这些信号到限定的触发事件或任务的转译关联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】将脑信号与脑状态的有意改变和无意改变关联交叉引用本申请要求2012年1月24日提交的美国临时专利申请序列号61/590,235和2013年1月24日提交的美国实用型新专利申请序列号13/749,619的优先权，这些专利申请的内容以引用的方式整体并入本文。专利
本专利技术涉及分析以提取并评估从包括人在内的受试动物收集的脑数据来检测有意脑信号以及无意和其它非预期的脑信号的方法。将这些信号与更高的脑认知功能或无意的潜在不良事件(如中风或癫痫)关联，并与这些信号到限定的触发事件或任务的转译关联。更具体地，本专利技术涉及一种从EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP或得自由受试对象的脑活动所调制或调制脑活动的外围通道的其它信号进行的生理数据采集。专利技术背景脑电图(EEG)是用于测量脑产生的电活动的工具。脑的功能活动由放置在头皮上的电极收集。EEG在传统上提供关于患者脑功能的重要信息。头皮EEG被认为是用于测量由离子流出或流入已由神经递质约束的树突所导致的细胞外间隙中的突触后存在的电流聚集。因此，EEG和相似的模态在神经学中主要用作癫痫诊断工具，但是这项技术也可用于研究其它病理，包括睡眠障碍。EEG和其它信号检测的最新进展已经允许通过对脑活动数据的归一化以及其它操作来自动实时检测睡眠和觉醒状态。另外，这些应用和方法还可用于自动获取病理状况和药疗效果。相关技术已经允许利用单通道检测器实时获取这些数据。这继而为进一步剖析睡眠和觉醒状态(包括REM与深度睡眠状态之间的清楚差异)提供机会。为有助于有效收集这些数据，已经利用单通道和无线数据传输开发出了头与带具系统(headandharnesssystem)。参见(例如)国际专利申请号PCT/US2006/018120；国际专利申请号PCT/US2009/064632；国际专利申请号PCT/US2010/054346；美国专利申请号8,073,574；以及Low,PhilipSteven(2007)“Anewwaytolookatsleep:separationandconvergence”.PublishedThesis,UniversityofCaliforniaSanDiegoElectronicThesesandDissertations(标识号：b6635681)，这些文献以引用的方式整体并入本文。至今，这项技术已经主要被应用于睡眠相关诊断引用以及病理和药疗的影响。开发已在有希望使截瘫患者重新行走并且执行他们当前无法执行的其它任务的外骨骼和相关假体领域继续进行。另外，这些装置还可用于健康个体，如战场上的士兵、现场急救人员(firstresponder)、施工工程人员等。如EskoBionics、ParkerHannifan以及ArgoMedicalTechnologies的公司一直推进这些技术。参见(例如)美国专利号8,096,965；国际专利申请号WO2010101595A1；以及2006年11月15日提交的美国专利申请号11/600,291。另外，其它装置被利用来允许患有ALS、MS等的严重缺陷个体使用语音合成器等进行通信。通常，这些装置通过颊肌、使用眼睛跟踪器的眼睛等的移动激活。因此，需要无创方法检测来自受试对象(包括失能个体)的有意通信和无意通信以评估并潜在响应脑状态的这些改变的生理暗示或为其做出准备。专利技术概述本专利技术提供这样的方法：通过例如EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP等来无创地检测来自健康和患病受试对象(包括患有如ALS、MS等神经疾病的失能个体)的呈生理数据形式的有意通信和无意通信，并将这些有意信号和无意信号与脑状态的改变(包括更高认知功能)关联。也还需要利用这些有意通信来(例如)模拟言语或移动人工假体。另外需要获取来自患有如癫痫(或身体中的导致脑活动的改变的疾病)的病理状况的受试对象的无意信号，所述无意信号将与病理状况关联并可选地用于触发警报和/或干涉以更改、抑制所述无意事件或为所述无意事件做出准备。在本专利技术的一种优选方法中，来自受试对象的无意脑信号通过以下方式检测：将至少单个传感器附接至所述受试对象；获得指示脑活动的数据；分析指示脑活动的所述数据；以及将所述分析过的数据与来自所述受试对象的有意更高认知功能关联。优选地，所述数据通过施加至少所述单个传感器至所述受试对象，并且更优选地通过施加至少单个干传感器或至少单个湿传感器而无创地获得。另外，优选的是，所述数据是从EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP的至少单通道或由所述受试对象的意识所调制的外围通道接收。在替代实施方案中，所述数据通过多通道检测器接收。另外，优选的是，无线地传递并接收所述数据。在另一优选实施方案中，通过以下方式分析所述数据：以时间随频率方式归一化所述数据的包括归一化光谱图在内的光谱图至少一次；以及以频率随时间方式归一化相同数据的包括归一化光谱图在内的所述光谱图至少一次，其中两次归一化能以任一次序执行并可重复进行。在另一优选实施方案中，通过以下方式分析所述数据：计算所述数据的所述光谱图；归一化所述光谱图；执行所述归一化光谱图的独立或主要分量分析；以及标识群集。另外，所述分析步骤还可包括：执行时间碎片分析、优选频率分析、重复(优选地两次或多于两次)优选频率分析和/或光谱碎片分析。在尤其优选的实施方案中，本专利技术的方法进一步包括：转译所述分析过的数据以影响与所述更高认知功能相关联的任务，所述更高认知功能包括但不限于意图、言语、回忆、思维、想象以及计划(包括但不限于运动)。重要地，由转译所述分析过的数据所影响的所述任务包括：在显示器上对言语进行模拟、使用语音合成器对言语进行模拟、或移动人工假体、或移动外骨骼等。在本专利技术方法的又一优选实施方案中，将来自受试对象的脑信号通过以下方式与至少一个无意事件关联：将至少单个传感器附接至所述受试对象；获得指示脑电波活动的数据；分析指示脑活动的所述数据；以及将所述分析过的数据与至少一个无意事件关联。在另一实施方案中，在将所述数据与无意事件关联后，触发警报。或者，在将所述数据与无意事件关联后，可以触发响应以便改善所述无意事件的影响，这可包括更改、抑制所述无意事件或为所述无意事件做出准备(这也可以触发警报)。这种响应将对以下情况尤其有效：无意事件高碎片化事件；事件的碎片的改变；受惊；震颤；痉挛；损伤；或包括但不限于癫痫发作、偏头痛、中风、心脏病发作或梗塞形成的病理。在另一优选实施方案中，本专利技术的方法通过以下方式检测来自受试对象的有意信号：将能够检测所述有意信号的至少一个检测器附接至所述受试对象；使用EEG、EMG、EOG、MEG、ECG、ECoG、iEEG、LFP、fMRI或由来自所述受试对象的所述有意信号所调制的外围通道来获得指示检测到的活动的数据；分析指示所述检测到的活动的所述数据；以及将所述分析过的数据与来自所述受试对象的有意更高认知功能关联。预期本文描述的任何方法、系统或信息可相对于本文描述的任何其它方法、系统或信息实现。除非另外定义，否则本文中使用的所有术语均具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员通常所理解的相同的含义。本文针对本专利技术的用途描述了方法和材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测来自受试对象的有意脑信号的方法，所述方法包括：(a)将至少单个传感器附接至所述受试对象；(b)获得指示脑活动的数据；(c)分析指示脑活动的所述数据；以及(d)将所述分析过的数据与来自所述受试对象的有意更高认知功能关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.24 US 61/590,235;2013.01.24 US 13/749,6191.一种检测来自受试对象的有意脑信号的方法，所述方法包括：(a)将至少单个传感器附接至所述受试对象；(b)获得指示脑活动的数据；(c)分析指示脑活动的所述数据，其中所述分析包括计算所述数据的光谱图、以时间随频率方式归一化所述数据的所述光谱图至少一次、和以频率随时间方式归一化所述数据的所述光谱图至少一次；以及(d)将所述分析过的数据与来自所述受试对象的有意更高认知功能关联。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过施加至少所述单个传感器至所述受试对象而无创地接收所述获得数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少单个传感器选自单个干传感器或单个湿传感器。4.根据权利要求2所述的方法，其中所述获得数据是从EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP的至少单通道或由所述受试对象的意识所调制的外围通道接收。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述获得数据是从EEG的至少单通道接收。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述获得数据是从包括至少单通道EEG、EMG、EOG、MEG、ECoG、iEEG、fMRI、LFP或由所述受试对象的意识所调制的外围通道的多通道检测器接收。7.根据权利要求2所述的方法，其中所述获得数据被无线地接收。8.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·S·洛，
申请(专利权)人：诺罗维吉尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US