本技術(shù)涉及腦神經(jīng)科學(xué)，特別涉及評(píng)判工作記憶以及增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息轉(zhuǎn)移的方法。

背景技術(shù)：

1、不妨想象一下，你正在和朋友們玩牌。其實(shí)你的大腦中正在實(shí)現(xiàn)排序算法：牌的順序會(huì)不斷根據(jù)數(shù)字、花色等進(jìn)行重新排列，以形成能夠獲勝的手牌。序列排序，或在工作記憶(wm)中對(duì)多個(gè)具有不同序數(shù)等級(jí)的項(xiàng)目進(jìn)行操控，對(duì)于日?；顒?dòng)至關(guān)重要，可以用在例如規(guī)劃、導(dǎo)航、語(yǔ)言交流或解決算術(shù)問(wèn)題等方方面面。

2、工作記憶是指對(duì)進(jìn)行中的認(rèn)知任務(wù)所需信息的短時(shí)間維持和控制。盡管過(guò)去幾十年wm維持的機(jī)制一直是研究的重點(diǎn)，但wm的控制或操控是一個(gè)更為復(fù)雜的問(wèn)題，因此研究得相對(duì)較少。先前的研究表明，即wm的“門(mén)控”作為一種控制機(jī)制，可以調(diào)節(jié)信息進(jìn)入(和離開(kāi))wm。然而，wm控制不僅僅是一個(gè)通用的門(mén)控機(jī)制，因?yàn)橛洃浶畔⒖梢员晦D(zhuǎn)化、排序等多種靈活控制，因此需要神經(jīng)系統(tǒng)實(shí)施更精細(xì)的操作，例如創(chuàng)建和重新排序代表wm中各個(gè)項(xiàng)目的神經(jīng)集合。另一方面，前額葉皮層被認(rèn)為參與wm的維護(hù)和控制。在序列工作記憶(swm)任務(wù)中，每個(gè)序列中的項(xiàng)目被門(mén)控進(jìn)入并存儲(chǔ)在前額葉皮層中解耦合的低維序列子空間中。盡管序列可以以組合的方式在swm中維持，但幾乎沒(méi)有證據(jù)表明動(dòng)物能夠在工作記憶的基礎(chǔ)上操控序列，并且在單神經(jīng)元和群體水平上，前額葉皮層中swm的工作記憶排序的神經(jīng)和計(jì)算機(jī)制仍然基本未被研究。

3、除了學(xué)習(xí)心理操作以外，人類(lèi)還能夠?qū)⑦@些操作轉(zhuǎn)化為離散的內(nèi)部變量，從而構(gòu)建從自然語(yǔ)言到數(shù)學(xué)或音樂(lè)符號(hào)的復(fù)雜符號(hào)系統(tǒng)。例如，當(dāng)你學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的算法操作如加法或減法時(shí)，你會(huì)為這些操作分配任意的符號(hào)‘+’或‘-’，這一過(guò)程被稱(chēng)為指標(biāo)關(guān)聯(lián)。許多動(dòng)物也能理解類(lèi)似的抽象關(guān)聯(lián)；nieder等人發(fā)現(xiàn)獼猴前額皮層和烏鴉尾側(cè)中樞中存在關(guān)聯(lián)神經(jīng)元，將與任務(wù)相關(guān)的視覺(jué)信號(hào)與數(shù)值相聯(lián)系。然而，目前仍然缺乏一個(gè)完整的概念框架來(lái)解釋靈長(zhǎng)動(dòng)物的腦是如何將學(xué)習(xí)到的關(guān)聯(lián)組合成可操作的離散變量以便進(jìn)行進(jìn)一步操作的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種評(píng)判工作記憶以及增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息轉(zhuǎn)移的方法，所述方法和系統(tǒng)可對(duì)工作記憶進(jìn)行評(píng)判、以及用于增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的信息轉(zhuǎn)移。

2、本技術(shù)的第一方面提供了一種用于評(píng)判工作記憶的方法，包括：

3、(a)向被試者提供樣本序列進(jìn)行學(xué)習(xí)工作記憶，所述樣本序列包括多個(gè)序列項(xiàng)，所述被試者需要依次學(xué)習(xí)工作記憶所述多個(gè)序列項(xiàng)；

4、(b)在經(jīng)過(guò)第一延遲期后，向被試者提供規(guī)則提示；

5、(c)經(jīng)過(guò)第二延遲期后，指令所述被試者報(bào)告結(jié)果樣本序列，所述結(jié)果樣本序列是被試者按照所述規(guī)則提示、經(jīng)被試者的神經(jīng)系統(tǒng)處理得到；

6、(d)根據(jù)所述結(jié)果樣本序列，從而對(duì)所述被試者的工作記憶進(jìn)行評(píng)判。

7、在另一優(yōu)選例中，所述第一延遲期和/或所述第二延遲期為500-700ms。

8、在另一優(yōu)選例中，所述結(jié)果樣本序列包括多個(gè)結(jié)果序列項(xiàng)。

9、在另一優(yōu)選例中，同時(shí)通過(guò)神經(jīng)電極記錄并存儲(chǔ)所述被試者在所述第一延遲期中和第二延遲期中被試者的神經(jīng)元或群體神經(jīng)元的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)。

10、在另一優(yōu)選例中，通過(guò)對(duì)所述第一延遲期中的神經(jīng)元或群體神經(jīng)元的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)進(jìn)行分析，獲得用于表征所述多個(gè)序列項(xiàng)的信息的多個(gè)序列項(xiàng)工作記憶子空間。

11、在另一優(yōu)選例中，所述序列項(xiàng)為外在刺激。

12、在另一優(yōu)選例中，所述序列項(xiàng)包括選自下組的信息：文字、數(shù)字、圖像、聲音、氣味、空間位置信息、或其組合。

13、在另一優(yōu)選例中，所述序列項(xiàng)工作記憶子空間的表征結(jié)構(gòu)忠實(shí)反映了外在刺激的結(jié)構(gòu)。

14、在另一優(yōu)選例中，所述工作記憶子空間是基于神經(jīng)元。

15、在另一優(yōu)選例中，在步驟(c)中，被試者的神經(jīng)系統(tǒng)在進(jìn)行處理時(shí)，所述多個(gè)序列項(xiàng)工作記憶子空間中的信息轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的多個(gè)序列項(xiàng)臨時(shí)子空間，所述多個(gè)序列項(xiàng)工作記憶子空間中的信息被清除。

16、在另一優(yōu)選例中，隨后所述多個(gè)臨時(shí)子空間的信息傳遞給所述多個(gè)序列項(xiàng)工作記憶子空間，從而實(shí)現(xiàn)交換。

17、在另一優(yōu)選例中，在用于排序過(guò)程中(即規(guī)則提示為排序)，當(dāng)所述樣本序列包括序列項(xiàng)a、序列項(xiàng)b時(shí)，當(dāng)所述規(guī)則提示為按照反向順序報(bào)告所述樣本序列時(shí)，所述結(jié)果樣本序列為序列項(xiàng)b、序列項(xiàng)a。

18、在另一優(yōu)選例中，所述第一序列項(xiàng)記憶子空間用于表征所述序列項(xiàng)a的信息，所述第二序列項(xiàng)記憶子空間用于表征所述序列項(xiàng)b的信息，在規(guī)則提示(反向排序)發(fā)生后，第一步驟，所述第一序列項(xiàng)記憶子空間的信息轉(zhuǎn)移到所述第一臨時(shí)子空間，此時(shí)，所述第一臨時(shí)子空間存儲(chǔ)表征所述序列項(xiàng)a的信息，所述第二序列項(xiàng)記憶子空間的信息轉(zhuǎn)移到所述第二臨時(shí)子空間，所述第二臨時(shí)子空間存儲(chǔ)用于表征所述序列項(xiàng)b的信息，；第二步驟，所述第一臨時(shí)子空間存儲(chǔ)的信息流入第二序列項(xiàng)記憶子空間，所述第二臨時(shí)空間存儲(chǔ)的信息流入所述第一序列項(xiàng)記憶子空間，從而實(shí)現(xiàn)交換反向順序輸出。

19、在另一優(yōu)選例中，所述規(guī)則提示包括按照正向順序報(bào)告樣本序列或按照反向順序報(bào)告樣本序列。

20、在另一優(yōu)選例中，所述規(guī)則提示是按預(yù)定的方式呈現(xiàn)序列項(xiàng)。

21、在另一優(yōu)選例中，所述的預(yù)定的方式包括正向報(bào)告、反向報(bào)告、間隔報(bào)告(例如，給出第1序列項(xiàng)、第3序列項(xiàng)、第5序列項(xiàng)；或按相等或不等的間隔數(shù)進(jìn)行報(bào)告)、加和報(bào)告(例如，給出第1序列項(xiàng)和第2序列項(xiàng)之和，第2序列項(xiàng)和第3序列項(xiàng)之和)、或其組合。

22、在另一優(yōu)選例中，所述樣本序列的長(zhǎng)度為2或3或更長(zhǎng)，例如n，n為大于2的數(shù)字。在另一優(yōu)選例中，當(dāng)所述樣本序列的長(zhǎng)度為2時(shí)，所述樣本序列包括序列項(xiàng)a和序列項(xiàng)b。

23、在另一優(yōu)選例中，當(dāng)所述樣本序列的長(zhǎng)度為3時(shí)，所述樣本序列包括序列項(xiàng)a、序列項(xiàng)b和序列項(xiàng)c。

24、在另一優(yōu)選例中，所述正向順序報(bào)告樣本序列為序列項(xiàng)a、序列項(xiàng)b和序列項(xiàng)c。

25、在另一優(yōu)選例中，所述反向順序報(bào)告樣本序列為序列項(xiàng)c、序列項(xiàng)b、和序列項(xiàng)a。

26、在另一優(yōu)選例中，所述的方法是非診斷非治療的方法。

27、本技術(shù)的第二方面提供了一種用于評(píng)判工作記憶的系統(tǒng)，包括

28、工作記憶序列項(xiàng)輸入模塊，所述工作記憶序列項(xiàng)輸入模塊被配置為向被試者輸入、傳遞或提供用于學(xué)習(xí)工作記憶的序列，所述序列包括≥2序列項(xiàng)；

29、規(guī)則提示模塊，所述規(guī)則提示模塊被配置為向被試者發(fā)送規(guī)則提示；和

30、工作記憶測(cè)試模塊，所述工作記憶序列項(xiàng)輸入模塊被配置為對(duì)被試者基于規(guī)則提示所反饋的學(xué)習(xí)工作記憶結(jié)果；和

31、任選的時(shí)序控制模塊，所述時(shí)序控制模塊被配置為：在工作記憶序列項(xiàng)輸入之后，設(shè)置預(yù)定的延遲期i、規(guī)則提示期、預(yù)定的延遲期i?i，其中在預(yù)定的延遲期i?i被試者才開(kāi)始反饋學(xué)習(xí)工作記憶結(jié)果。

32、在另一優(yōu)選例中，所述的學(xué)習(xí)工作記憶結(jié)果為報(bào)告結(jié)果樣本序列。

33、在另一優(yōu)選例中，所述的系統(tǒng)還包括：神經(jīng)信號(hào)采集模塊，所述神經(jīng)信號(hào)采集模塊被配置為采集(記錄并存儲(chǔ))所述被試者的神經(jīng)信號(hào)。

34、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)信號(hào)包括神經(jīng)元(優(yōu)選群體神經(jīng)元)的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)。

35、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)信號(hào)采集模塊采集延遲期i、和延遲期i?i期間的所述被試者的一個(gè)或多個(gè)神經(jīng)元(優(yōu)選群體神經(jīng)元)的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)。

36、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)信號(hào)采集模塊還采集規(guī)則提示期內(nèi)的所述被試者的一個(gè)或多個(gè)神經(jīng)元(優(yōu)選群體神經(jīng)元)的神經(jīng)活動(dòng)信號(hào)。

37、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)信號(hào)采集模塊包括神經(jīng)電極。

38、在另一優(yōu)選例中，所述系統(tǒng)還包括：工作記憶分析模塊，所述工作記憶分析模塊被配制為：對(duì)被試者反饋的學(xué)習(xí)工作記憶結(jié)果以及被試者的神經(jīng)信號(hào)進(jìn)行分析，從而獲得所述被試者的工作記憶的評(píng)價(jià)結(jié)果。

39、在另一優(yōu)選例中，評(píng)價(jià)結(jié)果包括：工作記憶的優(yōu)劣、工作記憶的模式、或其組合。

40、本技術(shù)的第三方面提供了一種增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息轉(zhuǎn)移的方法，包括：

41、(a)定位各個(gè)信息單元對(duì)應(yīng)的臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元；

42、(b)在所述神經(jīng)系統(tǒng)處理隨機(jī)事件過(guò)程中，通過(guò)神經(jīng)電極激活所述隨機(jī)事件關(guān)聯(lián)的信息單元對(duì)應(yīng)的臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元。

43、優(yōu)選地，所述隨機(jī)事件關(guān)聯(lián)的信息單元來(lái)自人工智能系統(tǒng)處理所述隨機(jī)事件得到；或所述隨機(jī)事件關(guān)聯(lián)的信息單元來(lái)自預(yù)設(shè)事件。

44、優(yōu)選地，隨機(jī)事件激活的第一多個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元與所述電極激活的第二多個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元共同作用于多個(gè)輸出神經(jīng)元，從而獲得的信息處理結(jié)果。

45、在另一優(yōu)選例中，所述的方法是非診斷非治療的方法。

46、本技術(shù)的第四方面提供了一種增強(qiáng)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)信息轉(zhuǎn)移的方法，包括：

47、(a)將神經(jīng)電極接入神經(jīng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)各區(qū)域神經(jīng)元激活狀態(tài)進(jìn)行讀取和調(diào)控；

48、(b)將信息單元集合中的各個(gè)信息單元依次通過(guò)生物體感覺(jué)器官輸入至神經(jīng)系統(tǒng)，從而通過(guò)所述神經(jīng)電極定位輸入的各個(gè)信息單元對(duì)應(yīng)激活的神經(jīng)元；

49、(c)通過(guò)生物體感覺(jué)器官向神經(jīng)系統(tǒng)輸入第一事件，所述第一事件是所述信息單元集合的子集；隨后通過(guò)所述神經(jīng)電極讀取并定位所述神經(jīng)系統(tǒng)用于存儲(chǔ)描述所述第一事件的各個(gè)信息單元的臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元；

50、(d)重復(fù)步驟(c)，依次通過(guò)所述生物體感覺(jué)器官向所述神經(jīng)系統(tǒng)輸入不同于所述第一事件的各自不同的多個(gè)事件，所述多個(gè)事件中的每一個(gè)都是所述信息單元集合的子集；

51、(e)當(dāng)外界環(huán)境的隨機(jī)事件通過(guò)生物體感覺(jué)器官輸入至所述神經(jīng)系統(tǒng)，激活第一多個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元時(shí)，通過(guò)所述神經(jīng)電極激活所述神經(jīng)系統(tǒng)的未激活的第二多個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元。

52、在另一優(yōu)選例中，在所述步驟(e)中，所述被神經(jīng)電極激活的第二多個(gè)臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元為描述所述隨機(jī)事件關(guān)聯(lián)的信息單元對(duì)應(yīng)的臨時(shí)存儲(chǔ)神經(jīng)元。

53、在另一優(yōu)選例中，所述隨機(jī)事件關(guān)聯(lián)的信息單元來(lái)自人工智能系統(tǒng)處理所述隨機(jī)事件得到；或所述隨機(jī)事件關(guān)聯(lián)的信息單元來(lái)自預(yù)設(shè)事件。

54、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)電極與一控制系統(tǒng)連接，從而能夠在所述神經(jīng)電極和所述控制系統(tǒng)之間傳遞信息。

55、在另一優(yōu)選例中，所述控制系統(tǒng)包括人工智能系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)控制系統(tǒng)。

56、在另一優(yōu)選例中，所述控制系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)在所述步驟(c)和步驟(d)通過(guò)所述神經(jīng)電極獲得的信息單元與神經(jīng)元的對(duì)應(yīng)關(guān)系信息。

57、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)系統(tǒng)選自靈長(zhǎng)類(lèi)的大腦。

58、在另一優(yōu)選例中，所述神經(jīng)電極能夠覆蓋神經(jīng)系統(tǒng)的各個(gè)區(qū)域。

59、在另一優(yōu)選例中，所述的方法是非診斷非治療的方法。

60、應(yīng)理解，在本發(fā)明范圍內(nèi)中，本發(fā)明的上述各技術(shù)特征和在下文(如實(shí)施例)中具體描述的各技術(shù)特征之間都可以互相組合，從而構(gòu)成新的或優(yōu)選的技術(shù)方案。限于篇幅，在此不再一一累述。