ИНТЕРАКТИВНАЯ СИСТЕМА ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ НЕЙРОМЕДИТАЦИИ И НЕЙРОКОНЦЕНТРАЦИИ Российский патент 2024 года по МПК G02B27/01 A61B5/16 

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к интерактивным системам на основе

виртуальной реальности (VR). В частности, настоящее изобретение относится к интерактивной системе на основе VR для обучения нейромедитации и нейроконцентрации.

[0002] Во время сфокусированной нейромедитации применяется методика удержания внимания на одном объекте. Данная методика продемонстрировала усиление активации фронтальных долей человеческого мозга и помогает обучать мозг тому, как улучшать различные когнитивные функции, в том числе удержание внимания, уменьшение рассеяния внимания, улучшение времени реакции и рабочей памяти.

[0003] VR-среда может отображаться на дисплее, чтобы обеспечивать в компьютерной симуляции элементы реального мира. Такая иммерсивная VR-среда может способствовать и усиливать активацию функций мозга и улучшать когнитивные взаимодействия. В результате активации функций мозга VR-средой могут генерировать биосигналы, которые впоследствии можно измерять, контролировать и количественно оценивать с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ). По существу, ЭЭГ измеряет мозговые импульсы в аналоговой форме. Затем такие мозговые импульсы можно анализировать либо в их первоначальной аналоговой форме, либо в цифровой форме после аналогово-цифрового преобразования.

[0004] Кроме того, были разработаны мозговые компьютерные интерфейсы (BCI), так чтобы позволять пользователям взаимодействовать с и управлять устройствами с помощью мозговых импульсов, измеряемых с помощью ЭЭГ.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Как правило, нейромедитация представляет собой сознательный последовательный процесс, направленный на психологическую и физическую релаксацию. Процесс нейроконцентрации направлен на фокусирование внимания человека. Аналогичным образом, во время сфокусированной нейромедитации применяется методика удержания внимания на одном объекте. Сфокусированная медитация может сочетать в себе оба процесса- нейромедитацию и нейроконцентрацию, направленные на усиление активации фронтальных долей человеческого мозга и помогающие обучить мозг тому, как усиливать различные когнитивные функции, включая удержание внимания, уменьшение рассеяния внимания, улучшение времени реакции и рабочей памяти.

[0006] И нейромедитация, и нейроконцентрация могут быть реализованы с помощью изображений. Фактически среда виртуальной реальности (VR) может использоваться в обоих процессах, показывая изображение на дисплее VR-устройства, например, VR-шлема, чтобы обеспечивать в компьютерной симуляции элементы реального мира. Такая иммерсивная VR-среда может способствовать и усиливать активацию функций мозга и улучшать когнитивные взаимодействия, улучшая таким образом процессы нейромедитации и нейроконцентрации.

[0007] В результате активации функций мозга изображениями, отображаемыми посредством VR-среды во время процессов нейромедитации и нейроконцентрации, могут генерироваться биосигналы, которые впоследствии можно измерять, контролировать и количественно оценивать с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ). ЭЭГ измеряет мозговые импульсы в аналоговой форме. После этого такие мозговые импульсы можно анализировать либо в их первоначальной аналоговой форме, либо в цифровой форме после аналогово-цифрового преобразования мозговыми компьютерными интерфейсами (BCI). Затем BCI могут обеспечивать нейронную обратную связь в форме, например, визуального контента, отображаемого в VR-среде, для последующей передачи информации о текущем состоянии пользователя.

[0008] Известные решения для методик нейромедитации и (или) нейроконцентрации на основе VR не используют средства отслеживания и обновления в реальном времени пользовательских данных, передаваемых от биодатчиков, размещенных на пользователе, которые измеряются с помощью ЭЭГ. В частности, такие нейронные интерфейсы (т.е. мозговые компьютерные интерфейсы (BCI)) могут обеспечивать для нейромедитации и нейроконцентрации количественные коэффициенты при определении состояния пользователя, однако они не реализуют и не учитывают компонент стабильности и параметры при их определении. Определение стабильности состояния пользователя на каждой стадии процесса нейромедитации и нейроконцентрации позволяет достигать превосходных результатов. Количественно значения нейромедитации и нейроконцентрации могут значительно колебаться несколько раз в секунду. По существу предполагается, что устойчиво высокие значения коэффициентов медитации и концентрации соответствуют тому, что пользователь достигает или приближается к такому соответствующему состоянию, связанному с коэффициентом, т.е. релаксации или концентрации соответственно. Однако простое достижение желаемого уровня релаксации (высокий коэффициент медитации) или уровня фокусирования (высокий коэффициент концентрации) недостаточно для того, чтобы обеспечивать эффективные и продолжительные результаты процессов нейромедитации и нейроконцентрации. Для целей достижения улучшенного состояния релаксации и фокусирования в течение продолжительных периодов времени процесс достижения состояния должен точно и постепенно определять стабильность имеющего место на тот момент состояния пользователя на всех стадиях процесса. То есть желательно определять, достиг ли или не достиг пользователь желаемого промежуточного состояния в конкретный период времени в процессах нейромедитации и (или) нейроконцентрации. Промежуточное определение состояния пользователя может измеряться, например, каждые десять секунд или менее. Это обеспечивает постепенные изменения в процессах медитации и (или) концентрации для целей оптимизации процессов и достижения стабильных и устойчивых результатов для пользователя.

[0009] Таким образом, целью настоящего изобретения является интерактивная система на основе VR для обучения нейромедитации и нейроконцентрации, которая не только регистрирует достижение заданных значений коэффициентов медитации и концентрации, но и анализирует стабильность или нестабильность коэффициентов в заданный период времени во время процессов нейромедитации и нейроконцентрации. В свою очередь, это обеспечивает постепенные изменения, корректировки и оптимизацию процессов обучения медитации или концентрации и, следовательно, достижение устойчивых результатов в улучшении и укреплении психологического состояния пользователей, способности к поддержанию внимания, способностей к принятию решений и когнитивных возможностей в целом. Более того, было продемонстрировано, что варианты осуществления настоящего изобретения снижают уровень психологического стресса у пользователей. В частности, было продемонстрировано, что интерактивная система на основе виртуальной реальности (VR) по настоящему изобретению и смежные способы значительно снижают уровни психологического стресса, связанные с конкурентными профессиональными и академическими средами, и повышают продуктивность, внимание и когнитивные возможности пользователей.

[0010] С учетом проблем и недостатков, описанных выше, в одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает интерактивную систему на основе виртуальной реальности (VR) для обучения нейромедитации и нейроконцентрации. Система включает в себя VR-устройство с дисплеем. Дисплей выполнен с возможностью изображения VR-контента. Система также включает в себя устройство нейронного интерфейса, имеющее множество электродов, причем каждый электрод выполнен с возможностью приема данных биосигнала от пользователя, и вычислительное устройство, содержащее процессор. Вычислительное устройство связывается с устройством нейронного интерфейса и VR-устройством. Вычислительное устройство также постоянно принимает данные биосигналов от электродов. Процессор определяет обратную связь, основанную на данных биосигналов и заданных значениях, и передает обратную связь на VR-устройство, причем обратная связь отображается как VR-контент на дисплее VR-устройства.

[0011] В другом аспекте в настоящем изобретении предложен способ обучения нейромедитации и нейроконцентрации. Способ включает в себя обеспечение VR-устройства с дисплеем. Дисплей может быть выполнен с возможностью изображения VR-контента. Способ включает в себя определение данных биосигнала пользователя с помощью устройства нейронного интерфейса, содержащего множество электродов, причем каждый электрод выполнен с возможностью приема данных биосигналов. Способ дополнительно включает в себя обеспечение вычислительного устройства, содержащего процессор. Вычислительное устройство связывается с устройством нейронного интерфейса и VR-устройством и постоянно принимает данные биосигнала от электродов. Способ также обеспечивает определение процессором обратной связи на основе данных биосигнала и заданных значений и передает обратную связь на VR-устройство, отображая обратную связь как VR-контент на дисплее VR-устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0012] Чтобы полностью понять изобретение, будет предложено более конкретное описание изобретения, кратко представленного выше, со ссылкой на конкретные варианты осуществления, проиллюстрированные в прилагаемых графических материалах. Учитывая, что эти графические материалы отражают лишь типовые варианты осуществления изобретения и, следовательно, не должны считаться ограничивающими его объем, аспекты изобретения будут описываться и поясняться с большей конкретикой и подробностями за счет использования сопутствующих графических материалов.

[0013] На ФИГ. 1 представлен вид спереди интерактивной системы на основе VR в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0014] На ФИГ. 2 представлен вид сбоку интерактивной системы на основе VR в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0015] На ФИГ. 3 представлена интерактивная система на основе VR, которая дополнительно включает в себя контроллеры для использования одной рукой в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0016] На ФИГ. 4 представлена интерактивная система на основе VR в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

[0017] На ФИГ. 5 представлена схема, иллюстрирующая способ обучения нейромедитации и нейроконцентрации в соответствии с вариантами осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Ссылка на "конкретный вариант осуществления" или аналогичное выражение в описании означает, что конкретные признаки, структуры или характеристики, описанные в конкретных вариантах осуществления, включены в, по меньшей мере, один конкретный вариант осуществления настоящего изобретения. Следовательно, формулировка "в конкретном варианте осуществления" или аналогичное выражение в этом описании не обязательно относится к одному и тому же конкретному варианту осуществления.

[0019] Далее по тексту различные варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны более конкретно со ссылкой на сопутствующие графические материалы. Тем не менее следует понимать, что специалисты в данной области могут модифицировать настоящее изобретение в соответствии с приведенным далее описанием для достижения превосходных результатов по настоящему изобретению. Таким образом, приведенное далее описание следует рассматривать как всеобъемлющее и пояснительное описание, относящееся к настоящему изобретению, для специалистов в данной области, не предназначенное для ограничения формулы изобретения настоящего изобретения.

[0020] Ссылка на "вариант осуществления", "определенный вариант осуществления" или аналогичное выражение в описании означает, что соответствующие признаки, структуры или характеристики, описанные в этом варианте осуществления, включены в, по меньшей мере, один вариант осуществления настоящего изобретения. Следовательно, формулировка "в одном варианте осуществления", "в определенном варианте осуществления" или аналогичное выражение в этом описании не обязательно относится к одному и тому же конкретному варианту осуществления.

[0021] В свете вышеуказанного и с учетом примеров других проблем, недостатков и дефектов стандартных способов и систем предложена интерактивная система 100 на основе VR для обучения нейромедитации и нейроконцентрации, которая включает в себя VR-устройство 10, устройство 20 нейронного интерфейса с множеством электродов 25, вычислительное устройство 60 (показано на ФИГ. 4) и контроллеры 40 для использования одной рукой (показаны на ФИГ. 3) для взаимодействия с VR-средой. VR-устройство 10 может включать в себя дисплей (не показан), выполненный с возможностью отображения трехмерных (3D) изображений.

[0022] На ФИГ. 1 вид спереди интерактивной системы 100 на основе VR

проиллюстрирован с устройством 20 нейронного интерфейса и VR-устройством 10. VR-устройство 10, например, может включать в себя один или более динамиков, микрофонов и (или) наушников. Устройство 20 нейронного интерфейса включает в себя электроды 25, расположенные, например, в районе фронтальной доли головы пользователя, как показано на ФИГ. 1-3. Электроды 25 могут включать в себя датчик мозговых импульсов, выполненный с возможностью приема данных биосигнала от пользователя, а принятые данные биосигнала, в свою очередь, могут включать в себя по меньшей мере данные мозговых импульсов пользователя. Электроды 25 могут измерять, например, электрические биосигналы, такие как ЭЭГ, электромиография (ЭМГ) и электроокулография (ЭОГ).

[0023] Кроме того, устройство 20 нейронного интерфейса может включать в себя датчик 27 позиционирования для измерения движений устройства 20 нейронного интерфейса. Датчик 27 позиционирования определяет трехмерные координаты устройства 20 нейронного интерфейса, и таким образом он может определять ориентацию пользователя или движение VR-устройства 10 и VR-среды. Датчик 27 позиционирования, например, может включать в себя один или более акселерометров и (или) гироскопов. Устройство 20 нейронного интерфейса может иметь, например, скорость передачи данных 9600 бод, три фронтальных электрода ((ЭЭГ), заземляющий электрод (GND), электрод сравнения (REF)), Bluetooth 2.0 с радиусом 10 метров и батарею, имеющую время работы один час.VR-устройство 10 может иметь частоту обновления изображения 60 Гц, разрешение дисплея 1920 × 1080 (или 960 × 1080 для каждого глаза) и угол обзора 80°.

[0024] На ФИГ. 2 проиллюстрирован вид сбоку системы 100, имеющей, например, устройство 20 нейронного интерфейса и VR-устройство 10. Устройство 20 нейронного интерфейса и VR-устройство 10 могут быть расположены на голове пользователя так, что пользователь видит VR-среду, как будто она находится непосредственно перед глазами пользователя, когда голова пользователя наклонена. VR-устройство также может иметь ремни 32. Дополнительные датчики биосигнала могут быть расположены вдоль одного или более ремней 32 для регистрации волновой активности мозга пользователя через голову пользователя. Ремни 32 могут содержать другие устройства, такие как сенсорные устройства ввода и т.п.

[0025] На ФИГ. 3 проиллюстрирована система 100, дополнительно включающая в себя два контроллера 40 для использования одной рукой для взаимодействия с VR-средой. Контроллеры 40 могут представлять собой контроллеры движения для обеспечения отслеживания движения рук пользователей и связи движений пользователя с VR-устройством 10. Контроллеры 40 могут также включать в себя аналоговые джойстики, кнопки и триггеры, которые помогают пользователю взаимодействовать с VR-средой.

[0026] Как показано на ФИГ. 4, система 100 также включает в себя вычислительное устройство 60. Вычислительное устройство 60 может направлять и принимать данные, а также обеспечивать иную связь от устройства 20 нейронного интерфейса, включая контроллеры 40 и VR-устройство 10. Такой контент позволяет создавать VR-среду. VR-среда обеспечивает компьютерную симуляцию физических элементов, VR-контент 270, 290 (дополнительно описано на ФИГ. 5). Пользователь может взаимодействовать с VR-средой, используя различные устройства ввода, в том числе датчики биосигналов (показаны на ФИГ. 1-3), а в ответ VR-контент может быть модифицирован так, чтобы предоставлять пользователю нейронную обратную связь (как показано на ФИГ. 4).

[0027] Вычислительное устройство 60 может быть подключено к устройству 20 нейронного интерфейса и VR-устройству 10 по сети Интернет, сети Bluetooth® или любым другим подходящим способом. Альтернативно вычислительное устройство 60 может быть встроено в устройство 20 нейронного интерфейса и (или) VR-устройство 10. Вычислительное устройство 60 может включать в себя дополнительные вычислительные устройства, каждое из которых выполняет соответствующие им функции и обрабатывает данные.

[0028] Как показано на ФИГ. 4, пользователь с помощью контроллеров 40 или других известных средств может управлять VR-устройством 10, когда VR-устройство 10 передает визуальные изображения (VR-контент 270) VR-среды пользователю в реальном времени. VR-устройство 10 и контроллеры могут передавать данные, например, данные, которые включают в себя положение головы и рук пользователя, на вычислительное устройство 60. Устройство 20 нейронного интерфейса может передавать на вычислительное устройство 60, например, данные биосигнала, которые включают в себя по меньшей мере данные мозговых импульсов пользователя (как показано на ФИГ. 4). Это означает, что процессор (не показан), предусмотренный на вычислительном устройстве 60, принимает данные мозговых импульсов (например, ЭЭГ фронтальных долей мозга) от устройства 20 нейронного интерфейса.

[0029] В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предусмотрен способ 200 нейромедитации и нейрообучения, как показано на ФИГ. 5. Способ 200 может включать в себя двухэтапный подход: стадию медитации (проиллюстрирована на ФИГ. 5) и стадию концентрации (не показана). В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения стадия медитации выполняется до стадии концентрации. Для стадии медитации может использоваться коэффициент медитации. Коэффициент медитации может представлять собой стандартизованное значение, характеризующее уровень релаксации пользователя. Для стадии концентрации может использоваться коэффициент концентрации. Коэффициент концентрации может представлять собой стандартизованное значение, характеризующее уровень концентрации пользователя.

[0030] Для выполнения способа 200 данные мозговых импульсов, собранные устройством 20 нейронного интерфейса (посредством массива 25 электродов), постоянно передаются на вычислительное устройство 60, где их анализирует и оценивает процессор с использованием применимого коэффициента, например, в случае этапа медитации - коэффициента медитации. В соответствии с результатами анализа команда (обратная связь) от вычислительного устройства направляется на VR-устройство 10 для создания конкретных изображений, в частности VR-контента 270, 290 в VR-среде. VR-контент 270, 290 изменяется с постоянной оценкой данных мозговых импульсов, получаемых электродами 25.

[0031] В соответствии с вариантами осуществления изобретения способ 200 может включать в себя шесть уровней. Уровни 1-3 связаны с этапами медитации, а уровни 4-6 связаны с уровнями концентрации. Для каждого уровня соответственно определяется референсное значение 250 коэффициента медитации или коэффициента концентрации. Референсное значение 250 должно быть достигнуто и должно поддерживаться пользователем, чтобы он мог перейти на следующий уровень уровней медитации или уровней концентрации. Каждый уровень 1-6 может дополнительно включать в себя ряд подуровней, например, первый подуровень медитации (лес, как показано в таблице 1 ниже) может включать в себя до семи подуровней. На каждом подуровне пользователю предлагается новый стимул (VR-контент). Для каждого подуровня предусмотрена положительная и отрицательная динамика VR-контента 270, 290 (как проиллюстрировано в таблице 1). Положительная динамика 290 VR-контента 290 приводит к завершению 295 подуровня, после чего начинается следующий подуровень или, если это был последний завершенный подуровень, следующий уровень. Отрицательная динамика VR-контента 270 может приводить к прерыванию упражнения в начале текущего подуровня. Иными словами, отрицательная динамика VR-контента 270 (когда пользователь имеет плохие показатели) не может приводить к началу уровня или учебного упражнения.

[0032] В соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения процессор определяет фактическое значение состояния пользователя на основе данных мозговых импульсов, собираемых устройством 20 нейронного интерфейса каждую секунду. Процессор определяет фактическое значение медитации и фактическое значение концентрации. Фактическое значение медитации или фактическое значение концентрации сравнивают с соответствующим референсным значением 250 (референсное значение медитации или референсное значение концентрации) для текущего на тот момент уровня. Если фактическое значение медитации или фактическое значение концентрации выше применимого референсного значения 250, то контент изменяется в положительном направлении, например, изображение VR-контента 290 увеличивается или появляется новое изображение. Напротив, если фактическое значение медитации или фактическое значение концентрации ниже применимого референсного значения 250, то VR-контент 270 изменяется отрицательным образом, например, изображение VR-контента 270 становится меньше или исчезает. Фактические значения зачастую нестабильны. Например, фактическое значение медитации может составлять 0,7, а во второй период оно меняется на 0,2. Однако если состояние пользователя стабильно, фактические значения обычно находятся в определенном диапазоне. Если фактические значения преимущественно выше референсных значений 250, то пользователь завершает подуровень и уровень соответственно. Известно, что отрицательная динамика кратко временна и не может быть замечена пользователем. Если пользователь не может достичь желаемого состояния, то VR-контент 270 изменяется преимущественно в отрицательном направлении. В результате этого пользователь остается на текущем подуровне до тех пор, пока он не сможет достичь состояния медитации или концентрации, которое приведет к устойчиво более высоким фактическим значениям. В результате этого способ не только регистрирует достижение фактических значений, но и учитывает их стабильность или нестабильность.

[0033] Каждый подуровень имеет минимальный период, в течение которого должен быть завершен подуровень. Минимальный период времени позволяет демонстрировать VR-контент 270, 290, что не приводит к отрицательной динамике. Иными словами, даже если пользователь быстро достиг желаемого состояния, для завершения подуровня пользователю понадобится пройти через весь подуровень. Общее время, необходимое для завершения всех уровней, зависит от исходного состояния и уровня подготовки пользователя. Пользователь может начинать программу с любого уровня. Однако если желаемые значения медитации и концентрации не достигаются, пользователь не может завершить уровень или подуровень.

[0034] Референсные значения 250, минимальное время, необходимое для завершения уровней и подуровней, и динамика контента для каждого уровня в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения представлены в таблице 1. Возможны различные степени сложности уровней. Иными словами, для менее сложных уровней (начальных уровней, например, уровень 1, подуровень 1) референсные значения 250 могут быть ниже, а при более сложных уровнях референсные значения 250 могут быть выше. Это означает, что неподготовленные пользователи могут сначала научиться достигать и поддерживать менее стабильное состояние, а затем переходить к более сложным задачам. Контент на разных уровнях будет оставаться одинаковым.

[0035] Целью пользователя является достижение желаемого состояния медитации и концентрации. Целью VR-контента 270, 290, представляемого через VR-устройство 10, является демонстрация хода процесса медитации или концентрации. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения каждый уровень имеет минимальное время достижения желаемого состояния медитации или концентрации, например, 2-2,5 минуты.

[0036] В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения уровни приведены в таблице 1 и описаны ниже.

[0037] Уровень «лес» состоит из пяти подуровней. В начале каждого подуровня пользователю показывается визуальное изображение, т.е. статуя животного. По мере того как пользователь входит в состояние релаксации, статуя животного уменьшается и может исчезнуть. После этого начинается следующий подуровень. На каждом подуровне процесс уменьшения статуи повторяется с разными животными. После прохождения всех подуровней первого уровня пользователь переходит на следующий, второй, уровень.

[0038] Уровень «японский сад» состоит из семи подуровней. На каждом подуровне из земли «растет» новый камень. Размер камня исчезает по мере усиления состояния релаксации. В конце каждого подуровня камень занимает заданное место, после чего происходит переход на следующий подуровень.

[0039] Уровень «остров» состоит из девяти подуровней. На каждом подуровне время дня (например, изменяются вид неба и уровень света) меняется от рассвета до заката, что является основным показателем релаксации. На подуровнях 13 пользователь «находится» на судне, идущем к острову. Конец подуровня дополнительно отмечается движением судна относительно острова. На подуровнях 4-9 пользователь «движется» вокруг острова. После прохождения через все подуровни уровня 3 завершается стадия медитации, и пользователь переходит на стадию концентрации.

[0040] «Целевой» уровень состоит из пяти подуровней. На каждом подуровне пользователь имеет задачу, которая заключается в концентрации на цели, в которую стреляет лучник. Успешный выстрел означает, что пользователь достиг желаемого уровня концентрации и, следовательно, конца каждого соответствующего подуровня.

[0041] Уровень «башня» состоит из семи подуровней. На каждом подуровне задача пользователя заключается в концентрации на движении трех колец «ханойской башни». По мере того как пользователь концентрируется, кольцо постепенно исчезает из своего текущего положения и одновременно появляется в новом положении. По завершении уровня башня перемещается в новое положение.

[0042] Уровень «статуя» состоит из девяти уровней. По мере того как пользователь концентрируется, статуя постепенно подсвечивается. После прохождения подуровня пользователь перемещается к новой статуе. Уровень со статуями является последним уровнем системы 100 в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения.

[0043] Пример способа 200 дополнительно основан на уровне «японский сад». Положительная динамика VR-контента 290 представляет собой размер камня «рост», а отрицательная динамика VR-контента 270 представляет собой размер камня «уменьшается», что в итоге приводит к его исчезновению. Референсное значение 250 этого уровня составляет 0,6. Например, при входе в уровень первое фактическое значение медитации для пользователя составляет 0,51. В этом случае VR-контент не изменяется (камень остается того же размера). После второго интервала фактическое значение медитации составляет 0,7. В результате этого появляется край камня. Через секунду фактическое значение медитации увеличивается до 0,72. В результате этого камень дополнительно немного увеличивается в размере. После еще одного измерения (через секунду) фактическое значение медитации падает до 0,01. В результате этого камень уменьшается в размере. Через секунду фактическое значение медитации становится 0,64 и камень снова увеличивается в размере. Данный процесс продолжается до тех пор, пока камень не достигает своего максимального размера (значения). При достижении максимального размера камня пользователь переходит на второй подуровень. В этом случае первый камень остается в заданном месте в поле зрения пользователя, а рядом с первым камнем появляется новый камень. Когда последний камень достигает своего конечного размера, уровень «японский сад» завершается. Если в какой-то момент во время упражнения фактическое значение медитации начинает неуклонно падать, камень, «выращиваемый» в этом случае пользователем, будет уменьшаться и исчезнет, однако предыдущие камни останутся на месте.

[0044] Способ 200, как показано на ФИГ. 5, демонстрирует этапы стадии медитации. Способ 200 включает в себя стадию медитации и стадию концентрации. Этапы стадии концентрации по существу такие же, как те, которые описаны в отношении ФИГ. 5. Несмотря на то что способ 200 включает в себя обе стадии - стадию медитации и стадию концентрации, стадия медитации или стадия концентрации может использоваться как отдельный процесс для достижения результатов, описанных в настоящем документе, посредством использования системы 100.

[0045] Стадия медитации способа 200 может обеспечивать пользователям состояние эффективного отдыха, снятия стресса (что контролируется, например, с помощью ЭЭГ или ЭКГ). Стадия концентрации способа 200 может обеспечивать улучшенное ментальное состояние и усиленные когнитивные возможности по сравнению с использованием других средств усиления концентрации у пользователя. Эти результаты были проверены экспериментально с помощью проведения тестов, относящихся к уровню концентрации, у пользователей до и после выполнения способа 200. При постоянном использовании пользователь может получить превосходные навыки управления своим психофизиологическим состоянием, включая превосходную способность снижать стресс и поддерживать когнитивную активность. Эти навыки могут применяться в рабочей среде или личной жизни. Иными словами, система 100 и способ 200, раскрытые в настоящем изобретении, могут использоваться, например, как инструменты подготовки персонала для достижения более высокой когнитивной концентрации, повышения продуктивности, а также как инструмент снятия стресса у сотрудников, обеспечения поддержки в учебном кабинете для улучшения показателей учеников и при личном использовании для достижения более высоких уровней релаксации, снятия стресса, концентрации и внимания.

[0046] Приведенное выше подробное описание вариантов осуществления используется для дальнейшего четкого описания признаков и сущности настоящего изобретения. Приведенное выше описание для каждого варианта осуществления не предназначено для того, чтобы ограничивать сферу действия настоящего изобретения. Все виды модификаций, внесенных в приведенные выше варианты осуществления и эквивалентные структуры, должны находиться в рамках защищенной сферы действия настоящего изобретения. Таким образом, сфера действия настоящего изобретения должна толковаться наиболее широким образом в соответствии с пунктами формулы изобретения, описанными далее, в совокупности с подробным описанием и должна охватывать все возможные эквивалентные вариации и эквивалентные структуры.

[0047] Настоящее изобретение может представлять собой систему, способ и/или компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт может включать в себя машиночитаемый носитель (или носители) информации, который (-ые) содержит (-ат) машиночитаемые команды для того, чтобы процессор реализовывал аспекты настоящего изобретения.

[0048] Машиночитаемый носитель информации может представлять собой материальное устройство, которое может хранить команды для использования устройством для исполнения команд. Машиночитаемый носитель информации может представлять собой, например, без ограничений, электронное накопительное устройство, магнитное накопительное устройство, оптическое накопительное устройство, электромагнитное накопительное устройство, полупроводниковое накопительное устройство или любую подходящую комбинацию вышеуказанного. Неисчерпывающий перечень более конкретных примеров машиночитаемого устройства хранения информации включает в себя следующие: переносная компьютерная дискета, жесткий диск, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), стираемое программируемое запоминающее устройство (ЭСППЗУ или флеш-память), статическое оперативное запоминающее устройство (СОЗУ), портативное запоминающее устройство на компакт-дисках (CD-ROM), универсальный цифровой диск (DVD), флеш-накопитель, гибкий диск, механически кодируемое устройство, такое как перфокарты или приподнятые структуры в желобке, имеющие записанные на них команды, и любую подходящую комбинацию вышеуказанного. Машиночитаемый носитель информации, используемый в настоящем документе, не следует рассматривать как сам по себе являющийся временными сигналами, например, радиоволнами или другими свободно распространяющимися волнами, электромагнитными волнами, распространяющимися через волновод или другую среду передачи данных (например световые импульсы, проходящие через волоконно-оптический кабель), или электрические сигналы, передаваемые по проводу.

[0049] Машиночитаемые программные команды, описанные в настоящем документе, можно загружать на соответствующие вычислительные устройства / устройства обработки с машиночитаемого устройства хранения информации или на внешний компьютер либо внешнее устройство хранения информации через сеть, например, сеть Интернет, локальную вычислительную сеть, глобальную вычислительную сеть и/или беспроводную сеть. Сеть может содержать медные кабели передачи данных, оптические волокна передачи данных, беспроводную передачу данных, роутеры, брандмауэры, коммутаторы, компьютеры-шлюзы и/или пограничные серверы. Карта сетевого адаптера или сетевой интерфейс в каждом вычислительном устройстве / устройстве обработки принимает машиночитаемые команды из сети и направляет машиночитаемые программные команды для хранения на машиночитаемое устройство хранения информации в соответствующем вычислительном устройстве / устройстве обработки.

[0050] Машиночитаемые программные команды для выполнения операций по настоящему изобретению могут представлять собой команды ассемблера, команды структуры набора команд (ISA), машинные команды, машинозависимые команды, микрокод, команды встроенного программного обеспечения, данные, определяющие состояние, или любой исходный код или объектный код, написанный на любой комбинации из одного или более языков программирования, включая объектно-ориентированный язык программирования, такой как Smalltalk, С++ или т.п., и традиционные процедурные языки программирования, такие как язык программирования С или аналогичные языки программирования. Машиночитаемые программные команды могут исполняться полностью на компьютере пользователя, частично на компьютере пользователя, как отдельный программный пакет, частично на компьютере пользователя и частично на удаленном компьютере или полностью на удаленном компьютере или сервере. В последнем сценарии удаленный компьютер может быть подключен к компьютеру пользователя по сети любого типа, включая локальную вычислительную сеть (LAN) или глобальную вычислительную сеть (WAN), или же подключение может быть выполнено ко внешнему компьютеру (например, через Интернет с использованием поставщика услуг Интернета).

[0051] Аспекты настоящего изобретения описаны в настоящем документе со ссылкой на иллюстрации с функциональными схемами и/или блок-схемами способов, устройства (систем) или компьютерных программных продуктов в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения. Следует понимать, что каждый блок иллюстраций с функциональными схемами и/или блок-схемами и комбинации блоков на иллюстрациях функциональных схем и/или блок-схем могут быть реализованы в виде машиночитаемых программных команд.

[0052] Такие машиночитаемые программные команды могут быть направлены на процессор компьютера общего назначения, компьютера специального назначения или другое программируемое устройство обработки данных для получения машины, так что команды, которые исполняются посредством процессора компьютера или другого программируемого устройства обработки данных, создают средство реализации функций / выполнения действий, указанных на блоке или блоках функциональной схемы и/или блок-схемы. Такие машиночитаемые программные команды также могут храниться на машиночитаемом устройстве хранения информации, которое может указывать компьютеру, программируемому устройству обработки данных и/или другим устройствам функционировать определенным образом, так что машиночитаемое устройство хранения информации, имеющее хранящиеся на нем команды, содержит изделие, включающее в себя команды, которые реализуют аспекты функции / действуют так, как указано в блоке или блоках функциональной схемы и/или блок-схемы.

[0053] Машиночитаемые программные команды также можно загрузить на компьютер, другое программируемое устройство обработки данных или другое устройство, чтобы обеспечить выполнение серии операционных шагов на компьютере, другом программируемом устройстве или другом устройстве для получения реализованного на компьютере процесса, так чтобы команды, исполняемые на компьютере, другом программируемом устройстве или другом устройстве реализовывали функции / действовали так, как указано на блоке или блоках функциональной схемы и/или блок-схемы.

[0054] Функциональная схема и блок-схемы, представленные на фигурах, иллюстрируют архитектуру, функциональность и работу возможных вариантов реализации систем, способов и компьютерных программных продуктов в соответствии с различными вариантами осуществления настоящего изобретения. В этом отношении каждый блок на функциональной схеме или блок-схемах может представлять собой модуль, сегмент или часть команд, которая содержит одну или более исполняемых команд для реализации указанной (-ых) логической (-их) функции (-ий). В некоторых альтернативных вариантах реализации функции, указанные на блоке, могут осуществляться не в порядке, указанном на фигурах. Например, два блока, показанных по порядку, фактически могут быть исполнены по существу одновременно или иногда блоки могут выполняться в обратном порядке в зависимости от предполагаемой функциональности. Также следует отметить, что каждый блок на иллюстрации блок-схем и/или функциональной схемы и комбинации блоков на иллюстрации блок-схем и/или функциональной схемы может быть реализован аппаратными системами специального назначения, которые выполняют указанные функции или действия или осуществляют комбинации оборудования специального назначения и компьютерных команд.

[0055] Терминология, используемая в настоящем документе, предназначена только для цели описания конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения настоящего изобретения. В настоящем документе формы единственного числа также включают в себя формы множественного числа, если контекст четко не предполагает иного. Также следует понимать, что термины "содержит" и/или "содержащий" при использовании в настоящем описании указывают на наличие упомянутых признаков, целочисленных значений, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличия или добавления одного или более других признаков, целочисленных значений, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.

[0056] Соответствующие структуры, материалы, действия и эквиваленты все средств или шагов плюс функциональные элементы в пунктах изобретения ниже предназначены для включения любой структуры, материала или действия для выполнения функции в комбинации с другими заявленными элементами, как конкретно указано. Описание настоящего изобретения представлено для целей иллюстрации и описания, однако не предполагается, что оно является исчерпывающим или ограничивает изобретение описанной формой. Специалистам в данной области будут очевидны многие модификации и вариации без отступления от объема и сущности изобретения. Этот вариант осуществления был выбран и описан для лучшего пояснения принципов изобретения и практической реализации, а также чтобы обеспечить для других специалистов в данной области понимание изобретения для различных вариантов осуществления с различными модификациями, применимыми к конкретным предполагаемым применениям.

Изобретение относится к области интерактивных систем на основе виртуальной реальности для обучения нейромедитации и нейроконцентрации. Техническим результатом является улучшение рабочей памяти пользователя. Технический результат достигается тем, что с помощью устройства нейронного интерфейса, содержащего множество электродов, определяют данные биосигнала пользователя; осуществляют постоянный прием данных биосигнала от электродов с помощью вычислительного устройства и периодическое определение фактического значения медитации и фактического значения концентрации, основанного на данных биосигнала, передаваемых от устройства нейронного интерфейса; сопоставляют фактическое значение медитации и фактическое значение концентрации с референсным значением медитации и референсным значением концентрации для определения обратной связи; определяют, было ли фактическое значение медитации и фактическое значение концентрации выше референсного значения для определения стабильности состояния; определяют обратную связь на основании данных биосигнала и заданных значений; передают обратную связь на устройство виртуальной реальности и отображают обратную связь как VR-контент на дисплее устройства виртуальной реальности, причем визуальный компонент VR-контента модифицируют на основании обратной связи. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Интерактивная система на основе виртуальной реальности (VR) для обучения нейромедитации и нейроконцентрации, включающая в себя:

устройство виртуальной реальности, содержащее дисплей, причем дисплей выполнен с возможностью обеспечения VR-контента;

устройство нейронного интерфейса, содержащее множество электродов, причем каждый электрод выполнен с возможностью приема данных биосигнала от пользователя;

вычислительное устройство, имеющее процессор;

при этом вычислительное устройство связывается с устройством нейронного интерфейса и устройством виртуальной реальности;

причем вычислительное устройство постоянно принимает данные биосигнала от электродов, и

при этом процессор выполнен с возможностью периодического определения фактического значения медитации и (или) фактического значения концентрации, основанного на данных биосигнала, передаваемых от устройства нейронного интерфейса, на протяжении определенного времени,

причем процессор сопоставляет фактическое значение медитации и (или) фактическое значение концентрации с референсным значением медитации и (или) референсным значением концентрации и определяет, было ли фактическое значение медитации и (или) фактическое значение концентрации выше референсного значения медитации и (или) референсного значения концентрации большее количество времени для определения стабильности состояния, с целью определения обратной связи, причем процессор передает обратную связь на устройство виртуальной реальности, а обратная связь отображается как VR-контент на дисплее устройства виртуальной реальности, причем устройство виртуальной реальности модифицирует визуальный компонент VR-контента на основании обратной связи.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит по крайней мере один ручной контроллер для связи с устройством виртуальной реальности.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что устройство нейронного интерфейса содержит датчик позиционирования.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вычислительное устройство встроено в устройство нейронного интерфейса.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вычислительное устройство встроено в устройство виртуальной реальности.

6. Система по п. 1, отличающаяся тем, что данные биосигнала определяют каждую секунду.

7. Способ обучения нейромедитации и нейроконцентрации, включающий:

устройство виртуальной реальности, содержащее дисплей, который выполнен с возможностью обеспечения VR-контента;

определение данных биосигнала пользователя с помощью устройства нейронного интерфейса, содержащего множество электродов, причем каждый электрод выполнен с возможностью приема данных биосигнала;

вычислительное устройство, содержащее процессор, причем вычислительное устройство связывается с устройством нейронного интерфейса и устройством виртуальной реальности,

постоянный прием данных биосигнала от электродов с помощью вычислительного устройства,

периодическое определение процессором фактического значения медитации и (или) фактического значения концентрации, основанного на данных биосигнала, передаваемых от устройства нейронного интерфейса, на протяжении определенного времени;

сопоставление процессором фактического значения медитации и (или) фактического значения концентрации с референсным значением медитации и (или) референсным значением концентрации для определения обратной связи;

определение процессором, было ли фактическое значение медитации и (или) фактическое значение концентрации выше референсного значения медитации и (или) референсного значения концентрации большее количество времени для определения стабильности состояния;

определение процессором обратной связи на основании данных биосигнала и заданных значений;

передача обратной связи на устройство виртуальной реальности; и

отображение обратной связи как VR-контент на дисплее устройства виртуальной реальности, причем визуальный компонент VR-контента модифицируют на основании обратной связи.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что устройство виртуальной реальности дополнительно содержит по меньшей мере один ручной контроллер.

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что устройство нейронного интерфейса содержит датчик позиционирования.

10. Способ по п. 7, отличающийся тем, что данные биосигнала определяются каждую секунду.

11. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя модификацию обратной связи положительным образом, если значение обратной связи выше коэффициента медитации и (или) коэффициента концентрации, в зависимости от того, что применимо.

12. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно включает в себя модификацию обратной связи отрицательным образом, если значение обратной связи

ниже коэффициента медитации и (или) коэффициента концентрации, в зависимости от того, что применимо.

13. Способ по п. 7, отличающийся тем, что включает в себя стадию медитации и стадию концентрации, при этом дополнительно включает в себя выполнение стадии медитации до стадии концентрации.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что каждая из стадии медитации и стадии концентрации включает в себя уровни и подуровни.

15. Способ по п. 7, отличающийся тем, что включает в себя стадию медитации или стадию концентрации.