(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の刺激感受性を評価するためのシステムであって、
第1のタイプの刺激を前記被験者に与えるように構成された第1の作用チャネルと、
前記被験者からの応答を受け取るように構成された反応チャネルと、
前記第1の作用チャネルおよび前記反応チャネルに接続された信号路と、
コントローラとを含み、前記コントローラが、
前記第1の作用チャネルを含み、前記信号路において終端する経路を形成する第1の変換ループ、および
前記信号路を通って経路を形成し、第1の基準ユニットにおいて終端する前記第1の作用チャネルを含む第1のチャネルループ
のうちの少なくとも1つを一時的に形成するように適合された、システム。
【請求項２】
前記信号路が、一時的に構成される構成可能信号路である、請求項1に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、
前記第1の作用チャネル、前記反応チャネルおよび前記第1の基準ユニットを含むインターフェースループであって、前記第1の基準ユニットが第1の初期パラメータ値を有する、インターフェースループと、
前記第1の作用チャネル、前記反応チャネルおよび前記第1の基準ユニットを含む適応ループであって、前記第1の基準ユニットが前記被験者からの前記応答に基づいて前記第1の初期パラメータ値から第1の適合されたパラメータ値に調整される、適応ループと
を一時的に形成するようにさらに適合される、請求項1または2のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項４】
複数の作用チャネルを含む、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
複数の反応チャネルを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記信号路が、主制御ユニットを前記第1の作用チャネルおよび前記反応チャネルに接続するために前記コントローラを含む前記主制御ユニットから延びる、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項７】
第2のタイプの刺激を前記被験者に与えるように構成され、前記信号路に接続された第2の作用チャネルを含む、請求項3に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラが、
前記第2の作用チャネルおよび前記信号路の第2のリレーユニットを含む第2の変換ループと、前記第2の作用チャネルおよび前記コントローラの第2の基準ユニットを含む第2のチャネルループと、前記第1の作用チャネル、前記第2の作用チャネル、前記第1の基準ユニットおよび前記第2の基準ユニットを含む混合ループとを一時的に形成するようにさらに適合され、
前記インターフェースループが、前記第2の作用チャネルと前記第2の基準ユニットとをさらに含み、前記第2の基準ユニットが第2の初期パラメータ値を有し、
前記適応ループが、前記第2の作用チャネルと前記第2の基準ユニットとをさらに含み、前記第2の基準ユニットが、前記被験者からの前記応答に基づいて前記第2の初期パラメータ値から第2の適合されたパラメータ値に調整される、請求項7に記載のシステム。
【請求項９】
請求項8に記載のシステムを使用して被験者の刺激感受性を評価するための方法であって、
前記被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために前記第1の作用チャネルを興奮性信号の発生源として使用するステップと、
前記被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために前記第2の作用チャネルを促通信号の発生源として使用するステップと、
前記反応チャネルを使用して、前記第1の感覚、反射および/または運動機構の生理学的応答を測定するステップとを含む、方法。
【請求項１０】
前記測定された生理学的応答に基づいて前記促通信号のレベルを調整するステップを含み、
前記促通信号の前記レベルを調整するステップが、てこの原理の相互作用により、前記第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善し、
前記被験者の前記第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性が改善される、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記促通信号が、決定論的またはランダムに決定された信号である、請求項9または10に記載の方法。
【請求項１２】
前記第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するステップが、聴覚信号を前記被験者の少なくとも一方の耳に加えるステップと、視覚信号を前記被験者の少なくとも一方の目に加えるステップと、触覚信号を前記被験者の体の少なくとも一部に加えるステップと、電磁信号を前記被験者の体の少なくとも1つの領域に加えるステップと、温度信号を前記被験者の体の少なくとも1つの領域に加えるステップと、振動信号を前記被験者の体の少なくとも1つの領域に加えるステップと、前記被験者が匂いを検出するように準備するステップと、前記被験者が味覚サンプルを味わうように準備するステップとからなる群から選択された要素を含む、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記被験者の前記第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するステップが、前記促通信号を前記被験者の体の特定の領域に直接加えるステップを含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記被験者の前記第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するステップが、
2つの異なる領域間の前記被験者の体の部位を刺激するために、前記被験者の体の前記2つの異なる領域を刺激することにより前記促通信号を差異的に加えるステップを含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記被験者の前記第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するステップが、いくつかの領域によって占められた前記被験者の体の部位を刺激するために、前記被験者の体の前記いくつかの領域を刺激することにより前記促通信号を分配するステップを含む、請求項9から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記被験者の前記第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するステップが、複数の異なる促通信号を加えるステップを含む、請求項9から15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記生理学的応答が、前記第1の感覚、反射および/または運動機構において測定された温度を含む、請求項9から16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
a)最初に促通信号を加えないステップと、
b)促通信号がない間、第1の生理学的応答測定値を取得するステップと、
c)前記促通信号のレベルを増加させるステップと、
d)次の生理学的応答測定値を取得するステップと、
e)前記次の生理学的応答測定値の変曲点を検出するステップと、
f)前記変曲点の検出に続いて、動作c)、d)およびe)を前記促通信号の所定の最大レベルに達するまで繰り返すステップとを含み、
前記測定された生理学的応答に基づいて前記促通信号の前記レベルを調整するステップが、その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす前記促通信号のレベルを選択するステップを含む、請求項9から17のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
各生理学的測定値の取得が実時間で実施される、請求項18に記載の方法。
【請求項２０】
その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす前記促通信号のレベルを選択するステップが、
各生理学的応答測定値のその取得の持続時間にわたる積分を計算するステップと、
各生理学的応答の勾配を計算するステップであって、前記勾配の平均値が計算され、前記勾配に対して正または負のいずれかである単位値が前記平均値に基づいて決定される、計算するステップと、
各生理学的応答に対して、その単位値と前記積分との積を計算するステップと、
最高の正の積を選択するステップとを含む、請求項18または19に記載の方法。
【請求項２１】
前記第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するための興奮性信号の発生源を使用するステップと、
前記促通信号のレベルを調整する前に、前記興奮性信号のレベルを前記第1の感覚、反射および/または運動機構における最小検出の閾値に調整するステップとを含む、請求項9から20のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記興奮性信号の前記レベルを前記第1の感覚、反射および/または運動機構における最小検出の前記閾値に調整するステップが、前記興奮性信号の前記レベルをそれがもはや前記被験者によって検出不可能となるまで低減するステップを含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
前記興奮性信号の前記レベルをそれがもはや前記被験者によって検出不可能となるまで低減するステップの後、前記促通信号を前記興奮性信号感覚が再度消滅するまで増加させるステップを含む、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
前記第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するステップが、聴覚信号を前記被験者の少なくとも一方の耳に加えるステップと、視覚信号を前記被験者の少なくとも一方の目に加えるステップと、触覚信号を前記被験者の体の少なくとも一部に加えるステップと、電磁信号を前記被験者の体の少なくとも1つの領域に加えるステップと、温度信号を前記被験者の体の少なくとも1つの領域に加えるステップと、振動信号を前記被験者の体の少なくとも1つの領域に加えるステップと、前記被験者が匂いを検出するように準備するステップと、前記被験者が味覚サンプルを味わうように準備するステップとからなる群から選択された要素を含む、請求項21に記載の方法。
【請求項２５】
被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するためのシステムであって、
前記被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するための促通信号の発生源と、
前記第1の感覚、反射および/または運動機構の生理学的応答を測定するためのセンサと、
前記測定された生理学的応答に基づいて前記促通信号のレベルを調整するためのコントローラとを含み、
前記促通信号の前記レベルを調整するステップが、てこの原理の相互作用により前記被験者の前記第1の感覚、反射および/または運動機構の前記感受性を改善する、システム。
【請求項２６】
前記促通信号の前記発生源が、視覚刺激デバイスと、振動刺激デバイスと、電磁刺激デバイスと、温度刺激デバイスと、触覚刺激デバイスと、音響刺激デバイスと、前記被験者からの短い距離内に置かれた匂いの発生源と、前記被験者が味わうための味覚サンプルを提供するデバイスとからなる群から選択される、請求項25に記載のシステム。
【請求項２７】
前記促通信号の前記発生源が、直接刺激を前記被験者の体の特定の領域に加えるように構成される、請求項25または26に記載のシステム。
【請求項２８】
2つの異なる領域間の前記被験者の体の部位を刺激するために、前記被験者の体の前記2つの異なる領域を刺激することにより差異的な促通信号を加えるための2つの発生源を含む、請求項25から27のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２９】
いくつかの領域によって占められた前記被験者の体の部位を刺激するために、前記被験者の体の前記いくつかの領域を刺激することにより分散促通信号を加えるための複数の発生源を含む、請求項25から28のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３０】
複数の異なる促通信号を前記被験者の体に加えるための異なるタイプの複数の発生源を含む、請求項25から29のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記システムをコンピュータに接続して刺激プロセスに関する情報をそれに転送するためのインターフェースをさらに含む、請求項25から30のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記センサが、前記第1の感覚、反射および/または運動機構における温度を測定するように構成される、請求項25から31のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
前記コントローラが、
a)最初に促通信号を加えず、
b)促通信号がない間、第1の生理学的応答測定値を取得し、
c)前記促通信号のレベルを増加させ、
d)次の生理学的応答測定値を取得し、
e)前記次の生理学的応答測定値の変曲点を検出し、
f)前記変曲点の検出に続いて、プロセスc)、d)およびe)を前記促通信号の所定の最大レベルに達するまで繰り返し、
g)その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす前記促通信号のレベルの選択によって前記促通信号の前記レベルを調整するように構成される、請求項25から32のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３４】
前記コントローラが、各生理学的測定値の取得を実時間で実施するように構成される、請求項33に記載のシステム。
【請求項３５】
その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす前記促通信号のレベルの前記選択が、
各生理学的応答測定値のその取得の持続時間にわたる積分の計算と、
各生理学的応答の勾配の計算であって、前記勾配がそれ自体の大きさによって正規化される、勾配の計算と、
各生理学的応答に対して、その勾配と前記積分との積の計算と、
最高の正の積の選択とを含む、請求項33または34に記載のシステム。
【請求項３６】
前記第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するための興奮性信号の発生源を含み、
前記コントローラが、前記促通信号の前記レベルを調整する前に、前記興奮性信号のレベルを前記第1の感覚、反射および/または運動機構における閾値下レベルに調整するように構成される、請求項33から35のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３７】
前記コントローラが、前記興奮性信号の前記レベルをそれがもはや前記被験者によって検出不可能となるまで低減することによって、前記興奮性信号の前記レベルを前記第1の感覚、反射および/または運動機構における閾値下レベルに調整するように構成される、請求項36に記載のシステム。
【請求項３８】
前記興奮性信号の前記発生源が、視覚刺激デバイスと、振動刺激デバイスと、電磁刺激デバイスと、温度刺激デバイスと、触覚刺激デバイスと、音響刺激デバイスと、前記被験者からの短い距離内に置かれた匂いの発生源と、前記被験者が味わうための味覚サンプルを提供するデバイスとからなる群から選択される、請求項36または37に記載のシステム。
【請求項３９】
前記興奮性信号を前記第1の感覚、反射および/または運動機構に加えるための前記興奮性信号の前記発生源に接続された刺激装置と、
前記促通信号を前記第2の感覚、反射および/または運動機構に加えるための前記促通信号の前記発生源に接続された別の刺激装置とを含む、請求項36から38のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、現実の知覚向上および知覚改善に関する。より詳細には、本開示は、それに限定はされないが、被験者の刺激感受性を評価するための構成可能なシステム、およびそのための使用の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
てこの原理は、異なる人間の体の仕組みに起きる現象である。てこの原理により、確率論的信号または決定論的信号のいずれかを体の仕組み内に注入することによって閾値未満の信号の検出性を改善することが可能になる。したがって、てこの原理は、被験者の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するために感覚系において適用される興味深く、魅力的な現象であるように思われる。てこの原理の議論は、参照によりその開示がその全体において本明細書に組み込まれている、「On The Physical Fundamentals Of Human Perception And Muscle Dynamics: From The Fulcrum Principle To Phonons」、J.E. Lugoら、11th International Conference on Vibration Problems、Z. Dimitrovovaら(editors)、Lisbon, Portugal、2013年9月9〜12日に見出すことができる。
【０００３】
実際、1つの感覚、反射および/または運動機構を刺激するために個人に加えられる弱い感覚刺激(興奮性信号)が、適当な量の確率論的または決定論的信号振幅(促通信号)を用いて第2の感覚、反射および/または運動機構に付加されたとき、弱い感覚刺激を検出することができ、したがって、加えられた弱い感覚刺激に応答してその特定の感覚、反射および/または運動機構の反応を作動させることができることが分かっている。
【０００４】
例えば、参照によりその開示がその全体において本明細書に組み込まれている、「Method and System for Improving a Subject's Sensory, Reflex and/or Motor Mechanisms via Auditory, Tactile or Visual Stimulations」という名称の米国特許出願公開第2011/0005532(A1)号は、被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激することによって被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するための方法およびシステムを説明している。そのために、クロスモーダル確率論的共鳴相互作用による第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するために第2の感覚、反射および/または運動機構にノイズが加えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第2011/0005532号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「On The Physical Fundamentals Of Human Perception And Muscle Dynamics: From The Fulcrum Principle To Phonons」、J.E. Lugoら、11th International Conference on Vibration Problems、Z. Dimitrovovaら(editors)、Lisbon, Portugal、2013年9月9〜12日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構において加えられる刺激の定義、制御および柔軟性を改善することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、被験者の刺激感受性を評価するためのシステムが提供される。システムにおいて、第1の作用チャネルが、第1のタイプの刺激を被験者に与えるように構成される。反応チャネルが、被験者からの応答を受け取るように構成される。信号路が、第1の作用チャネルおよび反応チャネルに接続される。コントローラが、第1の作用チャネルを含み、信号路において終端する経路を形成する第1の変換ループと、信号路を通って経路を形成し、第1の基準ユニットにおいて終端する第1の作用チャネルを含む第1のチャネルループとのうちの少なくとも1つを確立するように適合される。
【０００９】
本開示によれば、被験者の刺激感受性を評価するための方法または評価する方法も提供される。方法は、被験者の刺激感受性を評価するためのシステムを使用する。システムにおいて、第1の作用チャネルが、第1のタイプの刺激を被験者に与えるように構成される。反応チャネルが、被験者からの応答を受け取るように構成される。信号路が、第1の作用チャネルおよび反応チャネルに接続される。コントローラが、第1の作用チャネルを含み、信号路において終端する経路を形成する第1の変換ループと、信号路を通って経路を形成し、第1の基準ユニットにおいて終端する第1の作用チャネルを含む第1のチャネルループとのうちの少なくとも1つを確立するように適合される。第1の作用チャネルは、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために興奮性信号の発生源として使用される。第2の作用チャネルは、被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために促通信号の発生源として使用される。反応チャネルは、第1の感覚、反射および/または運動機構の生理学的応答を測定するのに使用される。
【００１０】
本開示によれば、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するためのシステムも提供される。システムにおいて、促通信号の発生源が被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激する。Aが第1の感覚、反射および/または運動機構の生理学的応答を測定する。コントローラが、測定された生理学的応答に基づいて促通信号のレベルを調整する。前記促通信号のレベルを調整するステップは、てこの原理の相互作用により被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善する。
【００１１】
上述のおよび他の特徴は、添付の図面を参照して例示だけとして与えられるそれらの例示的な実施形態の以下の非制限的説明を読めばより明らかになるであろう。
【００１２】
本開示の実施形態は、添付の図面を参照して例示だけとして説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】フィードバックシステムおよびフィードフォワードシステムの簡略化された構成図である。
【図２】実施形態による、被験者を刺激するためのシステムを例示する構成図である。
【図３】図2のシステムにおいて、純粋トランスイミタンスで構成された単一点刺激直接ループの例である。
【図４】図2のシステムにおいて、純粋トランスイミタンスで構成された分散刺激直接ループの例である。
【図５】本開示のループ分類を示す樹形図である。
【図６】単一点刺激のチャネルループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成を示す図である。
【図７】単一点刺激の変換器ループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成を示す図である。
【図８】分散刺激のチャネルループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成を示す図である。
【図９】分散刺激の変換器ループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成を示す図である。
【図１０Ａ】図2のシステムの様々なループ構成例を示す図である。
【図１０Ｂ】図2のシステムの様々なループ構成例を示す図である。
【図１０Ｃ】図2のシステムの様々なループ構成例を示す図である。
【図１１】被験者を刺激するための図2のシステムの適用例を例示する構成図である。
【図１２】図11の適用例における変換器ループを示す図である。
【図１３】図11の適用例におけるチャネルループを示す図である。
【図１４】図11の適用例におけるインターフェースループを示す図である。
【図１５】図11の適用例における適応ループを示す図である。
【図１６】実施形態による、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するための方法の流れ図である。
【図１７】別の実施形態による、測定された生理学的応答に基づいて促進信号のレベルを調整するための詳細なシーケンスの流れ図である。
【図１８】実施形態による、神経チューナの実現の斜視図である。
【図１９】図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。
【図２０】図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。
【図２１】図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。
【図２２】図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。
【図２３】図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。
【図２４】図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
様々な図面上で同じ符号は同じ特徴を表す。
【００１５】
本明細書に開示するシステムにより、試験下の被験者の知覚された感覚の限界を探索しながら、被験者の感覚知覚の能力および制御の向上を改善し、学習し、および/または取得させることを条件づけることが可能になる。システムは、複合、単一パス増幅、フィードバック、フィードフォワード、適応フィードバックまたはバイオフィードバック刺激ループを含む様々なタイプの刺激ループを使用する。さらに、本開示は、刺激ループ構成可能インターフェースを用いて感覚刺激を介して被験者の感覚、反射および/または運動機構を改善するための方法およびシステムを提供する。刺激ループは、被験者を最適性能状態に安定化させ、維持するために、確率論的または決定論的信号を介して自動的に開閉することができる。
【００１６】
したがって、構成可能インターフェースにより、様々な実験的構成の自動選択が可能になる。インターフェースは、実験が実施されるために所望される刺激ループによって定義されるいくつかの構成タイプを支持する。
【００１７】
次に、図面を参照すると、図1は、フィードバックシステムのおよびフィードフォワードシステムの簡略化された構成図を示す。刺激ループを、加えられる刺激の関数としておよび被験者の知覚または訓練における具体的な効果の関数として定義することができる。フィードフォワード補償の有無にかかわらず、具体的な点の間のループ、フィードバック、安定化作用は、いくつかのチャネルが関与する、または被験者自身が関与するアクチベータレベル、チャネルレベルを含む異なるブロックレベルで定義することもできる。ループは、必要なときに変換器を適用するアナログ信号、デジタル信号またはそれらの混合が関与して実装することができる。
【００１８】
ループは、実時間ループ(RTL)、ループ利得が遅延を提示する遅延時間ループ(DL)、いくつかの刺激を同時に加えるための信号処理に必要な時間を補償する遅延補償ループ(DCL)、ループ作用が事前に設定されたランダムのまたはシーケンシャルのやり方で遅延されるケイデンスループ(CL)などとして定義することができる。遅延は、増幅器または追加の具体的なブロック(図示せず)の内側にある。遅延の主な機能は、チャネル上の伝搬時間の差を補償することである。本明細書に定義するループはすべて遅延を有することができる。
【００１９】
閉ループ構成により、サンプル変数およびフィードバック変数により電気回路のパラメータ間の関係を安定化させることが可能になる。サンプルおよびフィードバック変数は、例えば、電流または電圧値であり得る。安定化率、例えば、電圧利得は、信号が最初に評価され、次いで位相的に回路内に再導入され、したがって、ループを閉じる、2つの具体的な点に対する基準として使用される。負のフィードバックの典型的な例として、閉ループフィードバックの安定化を具体的な刺激チャネルに付加することが所望される場合、チャネル作用からの出力信号の評価が、センサを使用して2つの点のうちの第1の点において行われる。電気ネットワークセンサ、マイクロホン、温度計、または任意の他の同様のセンサを使用することができる。センサは、評価された出力信号の一部をフィードバックパスのフィードバック増幅器内に供給する。一般に、フィードバック増幅器は、それに限定はされないが、1未満の利得を有する。フィードバック増幅器の出力は、直接パスにおける作用増幅器の入力において第2の点において基準信号から減算される。
【００２０】
多くの標準センサがスカラーセンサである。出力が大きさの値に依存するだけでなくセンサの空間への配置にも依存するベクトルセンサの使用も企図されている。
【００２１】
フィードフォワードの場合、システムは、環境変動の前に所定の挙動を有する。
【００２２】
図2は、実施形態による、被験者を刺激するためのシステムを例示する構成図である。システム100は、被験者の刺激感受性を評価するステップに関連したタスクを達成するように配列された、制御デバイス104、105、増幅器102、アクチュエータ106、センサ108、電源(後で図に示す)、オペレータインターフェース(後で図に示す)、および主制御ユニット110内のアクティブ信号マネージャデバイスの配列を含む。図2は、各作用および反応チャネルが1つのアクチュエータ106と1つのセンサ108とを含む、2つの作用チャネルと1つの反応チャネルとを有するシステム100の非限定例を提供する。作用チャネルおよび反応チャネルの実際の数は、異なることができ、これらの数に先験的な制限はない。これらのチャネルの各々は、本明細書において以下により詳細に説明するように、直接(順方向)パスおよびフィードバック(逆方向)パスを提供するように構成可能である。主制御ユニット110は、構成可能信号路115を構成するために開閉するスイッチ(以下に説明する)を動作させる。構成可能信号路115は、主制御ユニットを作用チャネルにおよび反応チャネルに接続するために主制御ユニット110自体から延びる。制御デバイス104および105は、リレーの形で実装することができる。主制御ユニット110の外部にあるリレー105は、一般に実際の物理的デバイス(実リレー)として実装される。主制御ユニット110と一体であるリレー104は、実際の物理的デバイスとして実装するかまたはソフトウェア(仮想リレー)によって実装するかのいずれかをすることができる。
【００２３】
作用チャネルは、被験者に対するシステムの作用を管理する。図2の例において、2つの作用チャネルは、聴覚刺激120および触覚刺激(振動)122を試験下の被験者に与える。これらの作用チャネルは、開ループチャネルでよい。あるいは、作用チャネルは、チャネルレベルまたは変換レベルで実現されるフィードバックチャネルでもよい。信号が主制御ユニット110から被験者に流れるとき、負のフィードバックの場合、増幅器102(右を向いた三角形)によって表される直接パス上の利得は負であり、1よりも大きい大きさを有する。したがって、増幅器102(左を向いた三角形)によって表されるフィードバックパスにおける利得は、1未満の正の値を有する。
【００２４】
反応チャネルは、システム100に対する被験者の作用(すなわち、反応)を管理する。反応チャネルにより、信号は被験者から主制御ユニット110に流れることが可能になる。図2の例において、反応チャネルは、体温124を測定し、それは信号の形で主制御ユニット110に提供される。反応チャネルの場合、負のフィードバックでは、直接パスは、反応チャネルから主制御ユニット110に対してであり、1よりも大きい負の利得を有するが、フィードバックパスは、反対の方向にあり、1よりも小さい正の利得を有する。
【００２５】
作用チャネルでは、センサ108は、被験者に加えられた出力信号の漸進的変化を評価する。作用チャネルのアクチベータ106は、これらの信号を被験者に与える。対応するセンサ108は、アクチベータ106の性能を監視する。代わりに反応チャネルでは、センサ108が、被験者の応答、例えば体温を表す信号を提供し、アクチベータ106が、温度、力、皮膚抵抗などの観点から被験者の反応の変換におけるセンサの効率を制御するためにこれらのセンサ108のフィードバック補償を表す。作用チャネルおよび反応チャネル構成は、電子回路を用いて実装しなくてよい。物質移動機器(例えば、流体加熱器または液体冷却器)、機械的アクチュエータおよび電磁デバイスの場合、空気圧インターフェース(例えば、血圧を測定するために)は、調整作用または弁を必要とすることがある。これらは反応チャネルにおけるアクチベータの例である。
【００２６】
制御デバイス104および105からのコマンドにより開閉するスイッチSW1、SW2、SW3およびSW4によって形成された構成可能信号路115は、作用チャネルが場合により正のまたは負のフィードバックまたはフィードフォワードを提示する反応チャネルになるように図2のシステム100を再構成することを可能にすることが観察され得る。この動的構成は、事前に設定されたプログラムにより、または代替として、被験者の応答により構成可能である。再構成は実または遅延時間で行うことができる。システム100により、実行者は、進行中の試験条件に適した最も効率的な構成を採用して進行中の試験内で被験者の応答を求めることが可能になる。
【００２７】
図3は、図2のシステムにおいて、純粋トランスイミタンスで構成された単一点刺激直接ループの例である。図3に示すもののようなループは、単一点刺激(SPS:single point stimuli)を提供する。図3に示す1つの例は音刺激である。別のタイプのSPSは点光源である。図4は、図2のシステムにおいて、純粋トランスイミタンスで構成された分散刺激直接ループの例である。分散刺激は、1つまたは複数のアクチベータを使用して与えることができる。例えば、振動刺激は、図4の場合のように、単一の広い表面のアクチベータを使用して与えることができる。あるいは、複数の単一点アクチベータを使用することができる。図4に示すもののようなループは分散刺激(DS)を与える。図4は、振動面が被験者の体に取り付けられる例を示す。図3および図4の両方において、例示されるループは、単一モードの相互作用が、例えば、指に対して作用する振動ピンまたは手のひら全体に対して作用する振動面を使用して、純粋トランスイミタンス(PTI:pure trans-immitance)で被験者の単一の感覚に作用する直接ループ(DL)である。
【００２８】
図5は本開示のループ分類を示す樹形図である。ループは、上記のように、単一点刺激(SPS)または分散刺激(DS)を含むことができる。いずれも、単一または分散刺激が例えば聴覚刺激と映像刺激とを同時に与えることによって感覚の組合せに対して作用する直接ループ(DL)としてまたは混合ループ(ML:mixed loop)として提供することができる。MLの例は本明細書において以下に提供される。分散刺激は純粋トランスイミタンス(PTI)で与えられるが、混合刺激はクロスイミタンス(CI:cross-immitance)で与えられる。PTIの例は図3および図4において提供されるが、CIの例は、本明細書において以下に提供される。各所与のループは、利得の大きさがゼロ(0)から無限大(∞)までの範囲にある、正または負の利得を有することができる。
【００２９】
図6は、単一点刺激のチャネルループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成である。図7は、単一点刺激の変換器ループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成である。図8は、分散刺激のチャネルループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成である。図9は、分散刺激の変換器ループのスイッチ位置を示す図2のシステムの構成である。スイッチSW1、SW2、SW3およびSW4は、構成可能信号路115内で様々なタイプのループを作るために制御デバイス104および105からのコマンドにより開閉する。これらの直接ループは、純粋トランスイミタンス(PTI)方式で構成される(図3、図4、図6〜図9)。直接ループの非限定例は、聴覚刺激を形成し聴知覚が関与するオーディオ信号を提供する。
【００３０】
図8および図9は、分散刺激を与えるための3つの個別のアクチベータ/センサの対を例示する。変形において、別々の3つのSPSループを使用して同じタイプの刺激を与えることができる。
【００３１】
図10A、図10Bおよび図10Cは、図2のシステム100の様々なループ構成例を示す。これらの図において、混合ループ(ML)はクロスイミタンス(CI)で構成される。それらは、例えば、聴覚刺激120を生じ触知覚122が関与するオーディオ信号または触覚刺激(オーディオ信号の固有の振動から)を生じ視知覚が関与するオーディオ信号を提供することができる。
【００３２】
スイッチSW1A、SW2A、SW3AおよびSW4Aは、第1の作用チャネルの構成可能信号路115の一部である。スイッチSW1B、SW2B、SW3BおよびSW4Bは、第1の作用チャネルの構成可能信号路115の一部である。図10A上において、刺激チャネルは、これらのチャネルのフィードバック経路におけるスイッチSW4AおよびSW4Bの開路からも明らかなように開ループにある。フィードバックチャネル200が被験者の応答に関する情報を返すために提供される。対照的に、図10Bおよび図10Cは、フィードバックチャネル200に加えて、刺激チャネル内に閉ループチャネルを作り、刺激チャネル内にフィードバック経路を作るために、スイッチSW4BおよびSW1Bの閉路を示す。図10Bおよび図10Cの両方は、刺激チャネル内のフィードバック経路が変換器ループまたはチャネルループからなることができることを示す。図10Cは、温度センサによって提供される、被験者を囲む環境の温度を表す変数TOの追加も示す。この追加により、システム100は、主制御ユニット110がTOの関数としてのシステムの挙動を変更する機能を取得するフィードフォワードシステムになる。例えば、システム100は、TOが変わるのにつれてどの構成が最も効率的かを「学習する」機能を有することができる。したがって、システム100は、その性能を評価し、それに応じて構成を管理する機能を有する。
【００３３】
図10A、図10Bおよび図10Cのシステム100は、開ループまたは閉ループモードで動作するように構成し、フィードフォワード動作のためのパラメータの追加の有無にかかわらず、変換器ループ、チャネルループまたはそれらの組合せを提供することができる。したがって、多数の個別の構成を定義することができる。
【００３４】
変形において、システム100は、任意のインターフェーススピーカ、モニタなどを使用して刺激を加えることができる。別の変形において、システム100は、自然な刺激源を使用して、周囲音または画像を提供する。
【００３５】
ループは、開ループに近づくまたは達する、非常に低いフィードバックの正または負のフィードバック利得から非常に高い正の(求心性の)または負の(遠心性の)フィードバック利得にわたる、広範囲の正または負のフィードバック利得を用いて構成することができる。フィードバック利得は、事前に定義された(シーケンシャル、ランダムなど)または適応動作モードにより異なることができる。
【００３６】
図2、図10A、図10Bおよび図10Cは、フィードバック補償(図1の上部に紹介するように)を使用する実施形態を例示するが、システム100の別の実施形態は、フィードフォワード補償(図1の下部に紹介するように)を設けることができる。図10Cは、フィードバック補償およびフィードフォワード補償の両方を実際に示す。
【００３７】
次に、システム100の一般的な動作を図11〜図15を参照して説明する。図11は、被験者を刺激するための図2のシステムの適用例を例示する構成図である。図12は、図11の適用例における変換器ループを示す図である。図13は、図11の適用例におけるチャネルループを示す図である。図14は、図11の適用例におけるインターフェースループを示す図である。図15は、図11の適用例における適応ループを示す図である。図11〜図15を同時に検討すると、非限定例が聴覚、触覚および視覚刺激の被験者への提供を示すが、表面温度計が、被験者からシステム100へのフィードバックを提供する。
【００３８】
簡単および明確にするために、システム100の動作を聴覚、触覚、および視覚刺激アクチュエータならびに異なるチャネルを構成する表面温度計が関与する特定の非限定例に関して説明する。これらのチャネルに関連する段は、フィードバックループとして構成されたセンサ(マイクロホン、加速度計、加熱器、および光センサ、電気フィードバックネットワーク)が装備される。様々な数のチャネル/刺激モジュールおよび刺激デバイスを使用してシステム100の動作をいくつかの同時刺激まで拡張することも企図されている。
【００３９】
実験作業が、主制御ユニット110におけるソフトウェアツールとして事前に定義され、実装される。ループ構成が、構成可能信号路115によって定義され、構成可能信号路115は、主制御ユニット110によって管理される。
【００４０】
主制御ユニット110は電源132に接続される。主制御ユニット110は、いくつかの関与変数を評価し、統計値を処理し、システム100の構成モードを管理する。主制御ユニット110は、オペレータインターフェース130およびオペレータインターフェース130とシステム100の他の構成要素との間の接続を行う構成可能信号路115も管理する。
【００４１】
主制御ユニット110に接続されたオペレータインターフェース130によって管理される構成可能信号路115は、ループを構成しシステム100の動作モードを定義するアナログ信号とデジタル信号とをリンクし、チャネルパラメータを制御し、システム100と試験下の被験者とが関与する機能動作を確立する。
【００４２】
入出力ブロックは、入出力ブロックとチャネルアクチュエータまたはチャネルセンサとの間のインターフェースとして働く。
【００４３】
入出力変換器は、チャネルアクチュエータまたはセンサとして働き、例えば、ヘッドセット、振動器、温度計、モニタなどを含む。入出力変換器は閉ループ動作において使用可能である。
【００４４】
オペレータインターフェース130は、例えば、すべてが図示はされないが周知である、モニタ、キーパッド、ポインティングデバイスなどを含むヒューマンマシンインターフェースである。そのモニタは、視覚刺激アクチベータとして使用することもできる。
【００４５】
構成されたループは、被験者に対して実施される実験の機能で定義され、例えば、被験者の応答の随意または不随意応答により、変数の漸進的変化の機能において、または適応方式において、1つの構成から別の構成に切り替えることができる。
【００４６】
図12に示すように変換ループ140が、聴覚刺激のための単一点直接ループの場合および触覚刺激のための分散直接ループの場合の両方において、アクチベータ応答からの応答を安定化させるのに使用される。より詳細には、変換器ループ140が、アクチベータ作用自体を安定化させる。変換器ループ140は、例えば、その周波数応答を改善し、高調波ひずみを避けるためにその位相シフトを線形化し、またはその利得をスペクトルに沿って平坦化することができ、環境温度が変化したとき、そのパラメータドリフトを低減することなどができる。これらの改善は、基準として対応する入力リレー(より近い制御デバイス105)に達する信号、すなわち、変換ループの基準入力に存在する信号に帰する。その信号が多少でもひずみを含む場合、変換器はひずみを再現する。変換器自体はそれ以上顕著なひずみを導入しない。
【００４７】
図13に示すようにチャネルループ142は、直接ループの場合、変数応答を安定化させるのに使用される。チャネルループ142を追加することにより、チャネル性能全体が改善される。次に、本明細書において上述する変換ループの基準入力において存在する信号でも、負のフィードバック作用の追加のため、変換ループだけが使用されたときと比較してさらに低減されたひずみを提示する。変換ループ140は反応時間が速いが、チャネルループ142は、より高いレベルの制御を提供する。ループがより長いと、伝搬時間がより長くなる。
【００４８】
図14に示すように、インターフェースループ144は、混合ループの場合、変数応答の組合せを安定化させる。
【００４９】
図15に示すように、適応ループ146は、この場合もやはり、少なくとも部分的に被験者からの応答または反応による位相シフトなどのパラメータを有する。
【００５０】
システム100の動作において、オペレータは、例えば、オペレータインターフェース130に配置された押しボタンまたはキーの押下により主制御ユニット110を作動させる。オペレータインターフェース130を使用し、オペレータは、所望のタイプのループを選択して、例えば、視覚刺激、音響刺激、振動刺激などの被験者の刺激を作動させることができる。例えば、聴覚刺激は、単一点直接ループ(図3に示すように)を介して作動させることができ、触覚刺激は、分散直接ループ(図4に示すように)を介して作動させることができる。次いで、オペレータは、選択された刺激のタイプに対応する刺激デバイスを適当なループを介して主制御ユニット110に接続することができる。図12〜15の例は、適応ループ146を形成する、3つの変換器ループ140と、3つのチャネルループ142と、1つのインターフェースループ144とを含む。主制御ユニット110は、構成可能信号路115を通して自動的にシステムモードを構成し、関与変数を評価し、統計値を計算し、システム100の構成要素間にリンクを確立する。
【００５１】
図2のシステム100は、刺激の数に関して非常に柔軟である。システム100は、動作させるのが容易でもあり、人が容易に運搬することができる。
【００５２】
より具体的には、図11に例示するように、システム100の例は、異なる刺激を同時に発生する。被験者は、自分の腰の周りに固定されたベルト上に主制御ユニット110を着用することができる。音響刺激デバイス150の形の第1の刺激デバイス、温度測定デバイス152の形のセンサデバイスおよび振動器154の形の第2の刺激デバイスが、構成可能信号路115を通して主制御ユニット110に接続される。
【００５３】
図12〜図15は、図2のシステム100を使用した2つの同時感覚シミュレーションの影響の下での被験者を有するいくつかのループの実装形態を示す。図12〜15において、被験者は、音響刺激デバイス150、振動刺激デバイス154によって同時に加えられる2つの刺激の影響下にあり、温度は温度計152によって感知される。図12〜15の設定は、音響刺激を介して被験者の触覚感受性を改善することができることを立証するために実験室において使用されてきた。
【００５４】
もちろん、多くの他のそのような刺激の組合せが、2つまたはさらに多くの同時に加えられる刺激により可能であることを理解されたい。
【００５５】
てこの原理の概念は、被験者の感覚、反射および/または運動機構、より具体的には、被験者の一般感受性および姿勢バランスを改善するために使用することができる。本開示は、促通信号を使用して別の異なる感覚機構を刺激することによる被験者の感覚、反射および/または運動機構の感受性の改善を示す。刺激ループインターフェースが、促通信号のレベルを制御するのに使用される。
【００５６】
てこの原理が非線形システム内で起こるためには、非線形システムは、3つのパラメータを必要とする。すなわち、(i)閾値、(ii)ランダムに決定するかまたは決定論的であるかのいずれかであり得る促進信号、および(iii)感覚機構に加えられる興奮性信号に関連し、大きさが小さすぎて(閾値未満)感覚機構がその興奮性信号に反応することができない閾値下情報(すなわち、興奮性信号)である。最適量の促通信号を付加することにより、興奮性信号検出の最適な向上を生じることができる。実際、小さすぎる促通信号を付加したとき、閾値下の興奮性信号情報は、まだ閾値未満であり、検出することができない。強すぎる促通信号を興奮性信号に付加したとき、促通信号は興奮性信号の情報コンテンツに対して強くなりすぎ、したがって、この強すぎる促通信号は、興奮性信号に応答して被験者の感覚、反射および/または運動機構の反応をランダム化する。
【００５７】
本開示の非限定態様は、被験者の特定のタイプの感覚機構を刺激して、同じ被験者の別のタイプ感覚、反射および/または運動機構を改善することに関する。いくつかの実験では、促通信号として、聴覚ノイズを被験者の耳に加えると、被験者の人差し指の触感覚が変調され、被験者の脚筋の筋電図(EMG)活動が変調され、および/または姿勢を維持している間、重心動揺計の掃引領域が変調されることが示されている。他の実験において、促通信号は、決定論的であり、被験者の耳への倍音が被験者のふくらはぎの触感覚を変調した。さらに他の実験において、被験者の目への高調波視覚信号が、被験者のふくらはぎの触感覚を変調した。したがって、これらの実験は、人の皮質の内側の相互作用がてこの原理に基づく相互作用であり、それが多感覚統合システムを形成することを示す。多感覚統合システムにおける促通信号の影響下で、姿勢バランスを含む被験者の一般化状態を向上させることができる。
【００５８】
てこの原理の適用例は、被験者がいくつかの刺激の影響下にあるとき、興奮性信号に対する被験者の感受性を改善するために促通信号を使用するステップを含む。興奮性信号は、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために加えられる。促通信号は、被験者36の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために加えられる。被験者36の生理学的応答が第1の感覚、反射および/または運動機構において測定される。あるレベルの促通信号が測定された生理学的応答に基づいて調整される。例えば、図11に例示するように、興奮性信号に対する被験者の触覚感受性を改善するために、被験者には促通信号を形成する音響信号が与えられる。音響促通信号の調整により、触覚感受性の最適レベルの改善を見出すことが可能になる。この最適レベルを見出すための客観的な生理学的応答を使用する手順は、本明細書において以下により詳細に説明する。本開示の利益を有する当業者は、本明細書において触覚感受性の改善または促通信号の調整に適用される「最適レベル」という表現は、望ましいまたは満足すべきレベルを表すことが意図され、絶対的な性能レベルを表すことは意図されないことを理解するであろう。
【００５９】
図16は、実施形態による、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するための方法の流れ図である。シーケンス200は、第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するための興奮性信号の発生源を使用する動作202と、興奮性信号のレベルを第1の感覚、反射および/または運動機構における最小検出の閾値に調整する動作204とを含むことができる。次いで、動作206において、促通信号の発生源が、被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するために使用される。動作208は、第1の感覚、反射および/または運動機構の生理学的応答を測定するためにセンサを使用するステップを含む。次いで、動作210において、促通信号のレベルが、測定された生理学的応答に基づいて調整される。生理学的応答の測定に加えて促通信号を適用することにより、適応ループが得られ、それによって、前記促通信号のレベルを調整するステップは、てこの原理の相互作用により第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善する。これは混合ループの例である。
【００６０】
シーケンス200において、促通信号は、例えば、ランダムに決定されたまたは決定論的信号であることができ、生理学的応答は、例えば、第1の感覚、反射および/または運動機構において測定された温度を含むことができる。
【００６１】
シーケンス200の変形において、興奮性信号のレベルを第1の感覚、反射および/または運動機構における閾値下レベルに調整する動作204は、興奮性信号のレベルをそれがもはや被験者によって検出不可能となるまで低減するステップを含むことができる。閾値下レベルになると、マシンインターフェースは自動的に促通信号を増加させ、または被験者は手動で促通信号を増加させる。促通信号振幅が増加するのに応じて、興奮性信号感覚が、感覚が最大になる点まで増加する。この点は最大感覚の点と呼ばれる。促通信号がさらにもっと増加した場合、興奮性信号感覚が減少し始めて、再度消滅する。この点はノイズ閾値レベルであり、新たな基準になる。促通信号は、次のノイズレベルに切り替わる前に少なくとも1分間加える必要がある。最大感覚の点は、この点よりも5デシベル低いはずである。インターフェースは、電子減衰器を含めることによって自動的に5dB減衰させることができる。
【００６２】
第1のまたは第2の感覚、反射および/または運動機構のいずれかを刺激するステップは、聴覚信号を被験者の少なくとも一方の耳に加えることによって、視覚信号を被験者の少なくとも一方の目に加えることによって、触覚信号を被験者の体の少なくとも一部に加えることによって、電磁信号を被験者の体の少なくとも1つの領域に加えることによって、温度信号を被験者の体の少なくとも1つの領域に加えることによって、振動信号を被験者の体の少なくとも1つの領域に加えることによって、被験者が匂いを検出するように準備することによって、または被験者が味覚サンプルを味わうように準備することによって、行うことができる。
【００６３】
第1のまたは第2の感覚、反射および/または運動機構のいずれかの刺激は、興奮性信号または促通信号を被験者の体の特定の領域に直接加えて行うことができる。
【００６４】
第1の感覚、反射および/または運動機構の刺激は、2つの異なる領域間の被験者の体の部位を刺激するために、被験者の体の2つの異なる領域を刺激することにより興奮性信号を差異的に加えることによって行うこともできる。第1の感覚、反射および/または運動機構の刺激は、いくつかの領域によって占められた被験者の体の部位を刺激するために、被験者の体のいくつかの領域を刺激することにより興奮性信号を分配することによってさらに行うことができる。第1の感覚、反射および/または運動機構の刺激は、複数の異なる興奮性信号を被験者の体上に分配することによって代替として行うこともできる。
【００６５】
第2の感覚、反射および/または運動機構の刺激は、2つの異なる領域間の被験者の体の部位を刺激するために、被験者の体の2つの異なる領域を刺激することにより促通信号を差異的に加えることによって行うこともできる。第2の感覚、反射および/または運動機構の刺激は、いくつかの領域によって占められた被験者の体の部位を刺激するために、被験者の体のいくつかの領域を刺激することにより促通信号を分配することによってさらに行うこともできる。第2の感覚、反射および/または運動機構の刺激は、複数の異なる促通信号を被験者の体上に分配することによって代替として行うこともできる。
【００６６】
図17は、別の実施形態による、測定された生理学的応答に基づいて促通信号のレベルを調整するための詳細なシーケンスの流れ図である。実施形態において、図16の動作210は、動作211〜217を含むことができる。動作211は、最初、促通信号を加えないステップを含む。動作212は、促通信号がない間、第1の生理学的応答測定値を取得するステップを含む。次いで、動作213には促通信号のレベルを増加させるステップが関与し、その後、動作214は次の生理学的応答測定値を取得するステップを含む。次の生理学的応答測定値の変曲点が動作215において検出される。促通信号の現在のレベルの変曲点の検出に続いて、動作216において促通信号の所定の最大レベルに達しない場合、動作213、214および215が繰り返される。動作216において促通信号の所定の最大レベルに達した後、動作217は、測定された生理学的応答に基づいて促通信号のレベルを調整するステップを完了するために、その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす促通信号のレベルを選択するステップを含む。
【００６７】
変形において、各生理学的測定値を取得する動作214は、実時間で実施することができる。本開示の利益を有する当業者は、方法の実装形態の特定の状況により、この範囲内でまたはより広い範囲で取得時間を調整することができる。同じまたは他の変形において、その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす、動作217における促通信号のレベルの選択は、その取得の持続時間にわたって各生理学的応答測定値の積分を計算するステップと、各生理学的応答の勾配を計算するステップであって、勾配がそれ自体の大きさによって正規化される、計算するステップと、各生理学的応答に対して、その勾配と積分との積を計算するステップと、次いで最高の正の積を選択するステップとを含むことができる。
【００６８】
もちろん、図2〜図4、図6〜図15の上述の説明において紹介されるシステム100およびその構成要素、ならびにそのようなシステム100および構成要素の変形は、方法を適用し、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善するのに使用することができる。したがって、システム100は、被験者の第2の感覚、反射および/または運動機構を刺激するための促通信号の発生源などと、第1の感覚、反射および/または運動機構の生理学的応答を測定するためのセンサと、測定された生理学的応答に基づいて促通信号のレベルを調整するためのコントローラ、例えば、主制御ユニット110または主制御ユニット110内に構築されたコントローラとを含むことができる。例として、センサは、第1の感覚、反射および/または運動機構における温度を測定するように構成することができる。
【００６９】
システム100は、促通信号のレベルを調整することができ、てこの原理の相互作用により、被験者の第1の感覚、反射および/または運動機構の感受性を改善する。このシステム100において、促通信号の発生源は、視覚刺激デバイス、振動刺激デバイス、電磁刺激デバイス、温度刺激デバイス、触覚刺激デバイス、音響刺激デバイス、被験者からの短い距離内に置かれた匂い(例えば、香水)、または被験者が味わうことができる味覚サンプルを含むことができる。促通信号の発生源は、直接刺激を被験者の体の特定の領域に加えるように構成することができる。あるいは、システム100は、2つの異なる領域間の被験者の体の部位を刺激するために、被験者の体の2つの異なる領域を刺激することにより差異的な促通信号を加えるための2つの発生源を含むことができる。別の代替として、システム100は、いくつかの領域によって占められた被験者の体の部位を刺激するために、被験者の体のいくつかの領域を刺激することにより分散促通信号を加えるための複数の発生源、または複数の異なる促通信号を被験者の体に加えるための異なるタイプの複数の発生源を含むことができる。
【００７０】
システム100のコントローラは、1分から2分の間の範囲の持続時間にわたって各生理学的測定値の取得を実施するステップを限定なく含み、その取得の持続時間にわたる各生理学的応答測定値の積分の計算、各生理学的応答の勾配の計算であって、勾配がそれ自体の大きさによって正規化される、勾配の計算、各生理学的応答に対するその勾配と積分との積の計算および最高の正の積の選択によって、その取得の持続時間にわたって増加している最大生理学的応答をもたらす促通信号のレベルを選択するステップも限定なく含む、図16および図17のシーケンスのすべての動作の性能を実施しまたは制御することができ得る。
【００７１】
システム100は、第1の感覚、反射および/または運動機構を刺激するための興奮性信号の発生源などを含むことができ、その場合、コントローラは、促通信号のレベルを調整する前に、興奮性信号のレベルを第1の感覚、反射および/または運動機構における閾値下レベルに調整するように構成される。コントローラは、興奮性信号のレベルをそれがもはや被験者によって検出不可能となるまで低減することによって、興奮性信号のレベルを第1の感覚、反射および/または運動機構における閾値下に調整するように構成することもできる。閾値下レベルになると、マシンインターフェースは自動的に促通信号を増加させ、または被験者は手動で促通信号を増加させる。促通信号振幅が増加するのに応じて、興奮性信号感覚が、感覚が最大となる点まで増加し、これが最大感覚の点である。促通信号がさらにもっと増加した場合、興奮性信号感覚は、減少し始め、興奮性信号感覚が再度消滅する。この点はノイズ閾値レベルであり、新たな基準となる。促通信号は、次のノイズレベルに切り替わる前に少なくとも1分間加える必要がある。最大感覚の点は、この点よりも5デシベル低いはずである。インターフェースは、電子減衰器を含めることによって自動的に5dB減衰させることができる。興奮性信号の発生源は、視覚刺激デバイス、振動刺激デバイス、電磁刺激デバイス、温度刺激デバイス、触覚刺激デバイス、音響刺激デバイス、被験者からの短い距離内に置かれた匂い(例えば、香水)の発生源、または被験者が味わうことができる味覚サンプルを提供するデバイスを含むことができる。興奮性信号の発生源に接続された刺激装置は、興奮性信号を第1の感覚、反射および/または運動機構に加えることができ、促通信号の発生源に接続された別の刺激装置は、促通信号を第2の感覚、反射および/または運動機構に加えることができる。
【００７２】
システム100は、システム100をコンピュータに接続し、刺激プロセスに関する情報をそれに転送するためのインターフェースを含むこともできる。
【００７３】
上記のシステム100および方法の実際的実現を実装しており、本明細書において以下に説明する。図18は、実施形態による、神経チューナの実現の斜視図である。システム200が、一般に、図2のシステム100のほとんどの要素を組み込んだ主制御ユニット210を含む。主制御ユニット210は、別々の信号コントロール212と214とを有する、促通信号の発生源と興奮性信号の発生源とを含む。システム200は、オーディオヘッドセット218に接続された促通信号インターフェース216と、触覚信号アクチベータ222に接続された興奮性信号インターフェース220とをやはり含む。触覚信号アクチベータ222は、温度センサとしても機能することができ、または生理学的応答インターフェース226を介して主制御ユニット210に接続された温度センサ224を使用して温度を独立して測定することができる。最後に、システム200は、主制御ユニット210を自動的に制御するためのオペレータインターフェース228を含む。
【００７４】
システム200は、この特定の例において、興奮性信号を表す被験者の周囲温度の漸進的変化を測定する、変換器ループ140と、チャネルループ142とを含むコンピュータインターフェースを使用する。このコンピュータインターフェースは、被験者の体の周囲温度が、その四肢に対して測定したとき、皮膚をかん流する血液の量により変化することに基づく。次いで、これは、クライアントの交感神経覚醒の状態に依存する。人がストレスを受けたとき、その人の指は冷たくなる傾向がある。この現象は、被験者が指の温度を随意に増加させることを学習する弛緩訓練の分野でよく知られている。本明細書において、閾値下レベルはストレス状態を表す。
【００７５】
同様の訓練が6人の被験者に対して実施された。被験者は、自分の指の温度を随意に増加させることを学習することは求められなかった。その代わりに、指の温度の増加が、効果的なランダムに決定された聴覚信号を使用することによって促進された。被験者は、2分間の促通信号なしの状態から実験を開始し、次いで、低、中および高振幅にわたる3つのランダムに決定された信号レベルを各々2分間オーディオヘッドセット218に加えた。最後に、促通なし状態をさらに2分間再度加えた。触覚信号アクチベータ222を、人差し指の掌側に被験者の指の温度の表示を得るために短いベルクロ(登録商標)のストラップを使用して固定した。図19〜図24は、図18の神経チューナを使用して得られた実験結果を提供するグラフである。これらの図は、S1〜S6として表される6人の被験者から得られた図19〜図24の各々において、上部は、時間にわたる人差し指の掌側の温度のグラフを示し、グラフは、以下の5つの連続する状態に分割される。すなわち、(a)促通信号なし、(b)ランダムに決定された低レベル、(c)ランダムに決定された中レベル、(d)ランダムに決定された高レベル、および(e)促通信号なしである。図の下部は、ランダムに決定された促通信号の聴覚状態(a〜e)に対して、本明細書において以下に説明する、最適指数のヒストグラムを示す。
【００７６】
実験結果から以下の観察を行うことができる。
【００７７】
1)被験者S1、S2、S3、S4、S5において、温度が第1の促通信号なしの状態において平均すると減少した。
【００７８】
2)一般に、ランダムに決定されたレベルのうちの1つは、すべての参加者の温度を増加させるのにより効果的であった。
【００７９】
3)被験者S1、S3、S4、S6において、温度は最後の促通信号なしの状態において平均して減少した。
【００８０】
4)被験者S2およびS5においてのみ、温度は促通信号なしの状態において平均して増加した。
【００８１】
5)概して、ランダムに決定された聴覚信号は、温度を増加させるのに効果的であった。
【００８２】
最大感覚の点は以下のように測定された。実験は2分間促通なしの状態から開始された。インターフェースは、温度変化の測定をした。ランダムに決定された聴覚信号の適用は、低振幅レベルから手動で開始された。温度が増加したかどうかの観察が行われ、その場合、このレベルは温度が減少し始めるまで維持された。促通信号のレベルは、中振幅レベルまで再度上昇された。このプロセスは、実験に対して所定の最大である、ランダムに決定された信号の振幅レベルが高いとき繰り返された。ほとんどの被験者において、温度は、この高振幅のランダムに決定された信号が存在する間は減少するはずである。次いで、オペレータインターフェース228が、図19〜図24の上部における曲線の下の表面を提供する積分を計算した。オペレータインターフェース228は、それ自体の大きさによって正規化された平均勾配も計算した。もちろん、これは、一貫して、曲線の正または負の傾きにより正または負のいずれかである単位値を提供した。曲線の下の面積と正または負の単位との積により、本明細書において最適指標とも称される、最適促通信号レベルが指定された。したがって、最適促通レベルは、最高の正の最適指標を有するものであった。オペレータインターフェース228は、どの促通レベルが最適指標を提供するのかを自動的に決定することができるが、この決定は、もちろん、実験結果に基づいて手動で行うことができる。
【００８３】
変形において、適応ループを実装することができる。オペレータインターフェース228は、最適指標を見出すために所要の聴覚促通信号を自動的に適用することもできる。オペレータインターフェース228は、温度勾配を実時間で計算することができる。勾配が正またはゼロである場合、聴覚促通振幅は変更されない。それ以外の場合、聴覚促通信号は、勾配が再度ゼロまたは正になるまで値が増加される。オペレータインターフェース228が聴覚促通レベルを増加させる前の2分間の待機時間は満足すべきものであることが観察された。勾配が、2つのノイズレベルが増加した後、負のままであった場合、オペレータインターフェース228は、プロセスを停止し、上記段落の場合と同様に、最適指標を自動的に決定するように構成することができる。
【００８４】
本開示を、例として提供された非制限的例示的な実施形態を用いて上術の明細書に説明してきた。これらの例示的な実施形態は、任意に変更することができる。特許請求の範囲は、例において記載された実施形態によって限定されないものとするが、全体として説明に一致した、最も広い解釈が与えられるものとする。
【符号の説明】
【００８５】
100  システム
102  増幅器
104  制御デバイス、リレー
105  制御デバイス、リレー
106  アクチュエータ、アクチベータ
108  センサ
110  主制御ユニット
115  構成可能信号路
120  聴覚刺激
122  触覚刺激(振動)、触知覚
124  体温
130  オペレータインターフェース
132  電源
140  変換ループ、変換器ループ
142  チャネルループ
144  インターフェースループ
146  適応ループ
150  音刺激デバイス
152  温度測定デバイス、温度計、センサデバイス
154  振動器、振動刺激デバイス
200  フィードバックチャネル
200  システム
210  主制御ユニット
216  促通信号インターフェース
218  オーディオヘッドセット
220  興奮性信号インターフェース
222  触覚信号アクチベータ
224  温度センサ
226  生理学的応答インターフェース
228  オペレータインターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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