便携式脑高级功能的心理生理参数实用测试系统技术方案

由于我国和世界经济与科学的高速发展，一方面对公民的心理素质、智能和个性特征有不同的要求；另一方面许多新技术提供了对人脑高级功能的测试手段。本发明专利技术研制了适用于多种现场环境要求的“便携式脑高级功能的心理生理参数实用测试系统”。本测试系统兼具便携性，多种现场环境的适用性和实用性等三性，不同于现有的这类脑功能测试系统。适用于司法鉴定、毒品复吸心理分析，智力及其潜能、创造能力等现场测评。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人的心理素质、能力和个性特征的脑事件相关电位和慢波电位的实用便携式测试系统，属于脑高级功能测试领域。国际学术界已有很多脑高级功能研究的测试仪器，但都很笨重难以移动，且要求在特别严格的实验室条件下才能用于理论研究或临床诊断。此外就便携性和实用性而言，国外虽有脑电监测仪，可由病人带在身上24小时记录脑电波，但它主要针对癫痫病人自发脑电变化中的癫痫样发放波，无法测试脑高级功能的心理生理参数。因此它虽然具有便携性与实用性，但却不能测试脑高级功能的心理生理参数。2000年7月18日公开的美国6.092.058号专利“以计算机显示人类认知功能自动帮助器(Automatic aider)”，其专利技术目的是对人们受到一种刺激做出反应决策的评估(estimate)。尽管这一专利技术采用了生物电信号模拟放大、A/D转换和数据分析的多种技术；但它只限于简单反应能力，和1秒时窗内的脑电(EEG)、眼动等的数据分析。该专利技术使用的信号处理方法包括非线性回归、参数模型、模式识别、模糊分类和人工神经网络原理等。用这种仪器分析简单知觉反应特征。尽管这种简单知觉反应可能是许多复杂心理过程和技能的基础；但它毕竟不同于多种脑高级功能，如素质、智能和个性特征等。为克服上述
技术介绍
的局限性，本专利技术瞄准的脑高级功能的心理生理参数，是指人们的智能、思维、语言、记忆、知觉判断等高级心理活动参数及其脑内伴随的事件相关电位和慢电位的生理参数，特别侧重于心理生理参数对社会生活中特定问题的实用意义。例如，对于司法系统的测谎问题，它能给出脑的认知状态，完全不同于各国已采用的测谎仪器(测呼吸、皮肤电和脉搏波在说谎时的变化)，比现有测谎器具有更大可靠性和抗反侦察性。对于教育问题，教师与家长关注学生的天资、智力、能力及其与脑的关系；某些新教学法对学生脑与认知功能的作用，也为教育界所关注。对戒毒问题，人们希望知道脱毒者看见什么东西又能勾引出想吸毒的心理复吸因素。人力资源管理或人事部门关注其管辖人员的特殊才气，包括抽象与形象思维的能力和创造能力等。因此，本实用测试系统不同于医疗诊断仪器，它是针对正常人脑高级功能的心理生理参数及其与某些社会问题的相关；它不同于关于简短反应分析的美国专利，它记录和分析10秒时程的慢电位和事件相关电位。为了达到上述目的，本专利技术提出了如下技术方案。本专利技术是一个便携式的，硬、软件兼具的脑高级功能实用测试系统(详见图1)，它包括事件发生器、反应器、信号采集器、控制器等四个硬件部件以及使这些硬件部件发挥效能的软件。事件发生器由耳机、显示器、皮肤电刺激器、运动刺激器四部分组成，分别呈现听、视、触和运动觉事件。各种刺激事件发生的时间、强度、顺序等由控制装置加以控制，持续时间可在数秒乃至数分钟间备选。反应器由手反应器、脚反应器和眼动反应器三部分组成，其反应信号由控制装置进行收集存储。换能器件分别采用触摸屏、反应键、脚踏键、记录电极和红外光记录。信号采集器由缓冲箱、放大器、数据采集器和微处理器组成(详见图2、图6)。这些装置的特有之处是超常的抗噪声措施，是本专利技术中硬件的核心。这也是本系统其他特性的基础，使它具有广泛的适用性。主放大器与数据采集器的地并不直接连接，采用了特殊耦合与隔离法并设低通截止频率为40Hz。因此，避免一般放大系统由地端和参考电极端导入的噪声。然而，没有脑高级功能测试控制系统，放大器就无法正常工作。控制器由联机控制接口和微处理器组成，它控制事件的发生，并对信号(脑事件相关电位和慢电位)的采集装置发出触发信号，控制它对脑事件相关电位的采集。同时它还对反应进行记录。控制信号由数据传输卡与外设发生联系。这种措施的优越性只能在它进行心理生理参数测定过程中由它的功能要求和控制系统对放大器工作触发的条件下才能表现出来。软件由高级信号处理模块、实用软件包和数据库三部分组成。(1)高级信号处理模块适用于脑高级功能分析，是当代信号处理的国际前沿技术，包括复杂性分析、独立成分分析和自适应多变量自回归相干性分析，以模块形式安装在微机内。(2)实用软件包由测评程序、刺激程序、信号采集程序、数据处理与结果显示程序等组成。其中测评程序由智能、智力潜能、形象思维、复吸心理和测谎等不同用途的应用程序。数据处理与结果显示程序包括经典事件相关电位成分分析软件，慢电位分析软件等。(3)数据库是对测评结果判定的重要基础，是本专利技术的重要组成部分，由基础和专用两类数据库组成。基础数据库包含知觉、注意和记忆等认知功能参数及其相关的ERP经典成分和慢波生理参数。专用数据库包括测谎、智力测试和药瘾心理分析等数据库，即相应心理测试范式的心理生理参数。本专利技术提供的技术方案有三个显著特点(1)该系统目标在于复杂认知过程的脑高级功能检测，分析时窗不限于1秒，可延伸为10秒，包括慢波分析和事件相关电位。(2)采用更适用于复杂过程分析的当代信号处理新方法，如复杂性分析、独立成分分析、自适应多变量自回归模型的相干分析。(3)多种用途的数据库及其自动搜索匹配的结果报告系统，包括测谎、智能测评、毒瘾心理分析等报告系统。本专利技术已用于测谎、戒毒心理分析、智能的脑功能参数等实测，并取得了较好的效果。 说明书附图说明图1．系统方框2．放大器方框3．基于罪识测验ERP经典成分测谎结果图4．基于控制问题测验的ERP经典成分测谎结果图5．基于延缓测验的脑诱发慢波测谎结果图6．脑事件相关电位和慢电位放大器电路7．弱智儿童与同龄正常儿童在怪球实验范式中P300波幅值差的比较图8．吸毒者ERPs反应图9．生理脱毒者在后头部诱发的ERPs变化下面结合实施例进一步说明本专利技术的具体技术方案。实施例一是一个测谎系统。传统的测谎器主要是通过对犯罪情节相关问题、无关问题和控制问题引起脉搏波，呼吸波和皮肤电阻变化的差异分析。服用镇静剂等反侦察手段可导致这类技术失灵。脑事件相关电位和慢电位是脑中枢的认知变化，人们既不能感受到它的变化，更无法加以控制。本实施例中电路设计采用专门性滤波处理的两个措施(如图2)。一是在头皮活动输入端将40Hz以上高频成分滤除，它完全满足了潜伏期长于50ms以上，周期一般大于30ms的事件相关电位(平均诱发电位的晚成分)记录，这一点通用基础理论研究的脑电机和平均诱发记录系统是不可能作到的。因为它们必须留有滤波选择的广泛性，以便适用于全部生物电信号的放大，包括潜伏期小于10ms，周期短至1ms左右的平均诱发电位早成分，例如听觉脑干诱发电位对听神经瘤的诊断。本仪器专门用于脑高级功能相关的事件相关电位记录，可以甩掉潜伏期50ms以下，周期30ms以下的成分。用的第二个措施是在A/D转换的输入端(或放大器输出端)，采用了特殊耦合与隔离法，使一般生理仪器常用的参考电极输入端和接地端采用二级运放偶合法，使A/D输入中的噪声消除。涉及重大问题或法律案件的谎言伴随脑认知过程的复杂变化，利用三种测谎范式综合分析7-10秒之内的慢波和经典ERP成分是本专利技术的独创。(1)基于罪识测验Guilty Knowledge Test(GKT)的ERP经典成分测谎被试年龄为18-30岁，根据视觉刺激材料的不同分为五个子实验组。文字(26人)，物品(24人)，面孔(26人)，场景(24人)和器械(24人)分别作为刺激材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脑高级功能的心理生理参数测试系统，其特征在于：它由事件发生器、反应器、信号采集器、控制器等四个硬件部件以及使这些硬件部件发挥效能的软件构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈政，姜洋，方方，杨承勋，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]