Способ и система последовательного восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека Российский патент 2024 года по МПК A61B5/16 G16H20/00 G06T3/00 G06T15/00 G06T13/20 G06F111/18 

Изобретение относится к средствам обучения, тренажерам, а именно к способу и системе восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека.

Известны различные технические решения в данной области техники. Патент РФ №129690 «Тренажер для формирования двигательных навыков человека». Известный тренажер содержит N носимых мобильных модулей, каждый из которых идентифицирован цифровым кодом и предназначен для измерения ускорений по трем пространственным осям, N+1 персональных компьютеров, один из которых выполняет роль центрального, включающий беспроводную локальную сеть, обеспечивающую передачу данных от носимых мобильных модулей в локальную сеть персональных компьютеров при помощи координатора беспроводной сети, установленного в центральном компьютере, проводную или беспроводную локальную сеть, объединяющую персональные компьютеры при помощи маршрутизатора, программное обеспечение носимых мобильных модулей, серверное программное обеспечение центрального компьютера, состоящее из блока базы данных образцов движений, блока базы данных результатов тренировки, блока базы учетных данных пользователей, а также программного обеспечения клиента для персональных компьютеров, характеризующийся тем, что данные об ускорении носимого мобильного модуля, закрепленного на внешней поверхности какой-либо части тела человека, выполняющего двигательное упражнение по образцу из хранящегося на центральном компьютере блока базы данных образцов движений, передаются в блок базы данных результатов на центральный компьютер и на один из персональных компьютеров, предварительно идентифицированный при помощи базы учетных данных на центральном компьютере с мобильным модулем и его носителем, и отображающего ускорения движения носимого мобильного модуля в виде визуального образа, для организации обратной связи и оценки пользователем на экране персонального компьютера в реальном масштабе времени, или отсрочено, при этом персональный компьютер используется также для визуального предъявления образца упражнения.

Известен также патент РФ 2320310 «Тренажер дозированных мышечных нагрузок с синхронным включение звукового и светового сигналов для восстановительного лечения больных с нарушениями функции опорно-двигательного аппарата». Тренажер содержит кресло с воспринимающими частями механического усилия торсионных мышц, кистей рук и стоп, динамометр для измерения мышечного напряжения, переключатель режимов нагрузок, преобразователи механической энергии мышечного усилия в звуковой сигнал соответствующей тональности и громкости и в световой сигнал соответствующего цвета и яркости, синхронизатор для одновременного включения звукового и светового сигналов, динамик для воспроизведения звукового сигнала и экран для воспроизведения светового сигнала. Звуковые сигналы соответствуют нотам «до», «ре», «ми», «фа», «соль», «ля», «си», а световые - красному, оранжевому, желтому, зеленому, голубому, синему и фиолетовому цветам. Изобретение позволяет повысить эффективность тренировок.

Известен патент РФ №2698587 «Комплекс для лечения заболеваний опорно-двигательного аппарата». Изобретение относится к медицинской технике, а именно к комплексам для лечения нарушений опорно-двигательного аппарата у детей. Комплекс включает в себя диагностический блок (1) и лечебный блок (2). Диагностический блок содержит генератор частот (3) с шагом в 1 Гц, компьютер (7), датчик регистрации резонансного состояния и систему для регистрации резонансного состояния. Лечебный блок содержит музыкальный центр (9) и аппаратуру вибрационного воздействия на пациента. Программа установлена в диагностический блок в компьютере и осуществляет анализ спектра. Мониторинг частоты резонанса, на которой исследуемый участок кости вступает в резонанс с генерируемой частотой, выполняется с помощью программы. Датчиком регистрации резонансного состояния является датчик вибрации (4). Система регистрации резонансного состояния содержит усилитель сигнала (5) и цифровую карту (6), связанные с датчиком вибрации и компьютером. Лечебный блок дополнительно состоит из генератора механических вибраций (10), устройства для наложения резонансной частоты на механические вибрации (11), тренажеров для воздействия на пояснично-крестцовую зону (13), бедренные кости (14) и пяточные кости (15). Устройства для наложения резонансной частоты на механические вибрации связаны с виброакустическими преобразователями (12) тренажеров каналами передачи сигнала. Тренажеры снабжены виброакустическими преобразователями. Генератор механических вибраций выполнен с возможностью обеспечения вибраций с частотой, соответствующей содержащейся в музыкальном фрагменте частоте звука. Виброакустические преобразователи выполнены с возможностью продуцировать резонансную частоту для дефектной кости. Обеспечивается комплекс аппаратуры для виброрезонансной терапии опорно-двигательного аппарата ребенка для повышения эффективности лечения путем сокращения сроков вибрационного воздействия и расширения сферы его применения.

Известен также патент РФ 2700484 «Способ повышения эффективности восстановления двигательных функций человека с использованием метода визуального контроля движений в тренажере на основе технологий виртуальной реальности». Изобретение относится к медицине и может быть использовано при проведении реабилитационных мероприятий у пациентов с двигательными нарушениями. При помощи визуального контроля движений в тренажере на основе технологий виртуальной реальности проводят комплексное восстановление двигательных функций человека. Используют очки виртуальной реальности с программным обеспечением, состоящим из виртуальной среды и расположенных в ней элементов управления. Пациент осуществляет упражнения верхними и нижними конечностями при движении головы и шеи. За счет ассоциирования виртуального и реального движений человека происходит интенсификация эффекта нейропластичности головного и спинного мозга.

Во всех известных устройствах заранее заложен определенный сценарий развития упражнений без персонализации под конкретного пользователя на основе предварительных тестов и генетико-объективных параметров, а также без системы оценки, основанной на объективных методах оценки эволюционной последовательности развития базовых двигательных стереотипов, являющихся основой во всех надстроечных и сложно скоординированных двигательных моделях человека, а также являющихся основой для обработки перцептивных сигналов и когнитивных функций человека.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемым способу и системе являются «Система и способы для медицинского использования отображения и захвата движения» по патенту РФ 2603047, выбранные авторами за прототип. Известная система для захвата и оценки данных движения пациента, имеющего неврологическое состояние, выбранное из болезни Паркинсона, множественного склероза или болезни Альцгеймера, содержит базу данных для выбора движения пациента, подходящего к его состоянию, визуальное отображение или аудиокоманду, чтобы подсказать пациенту выполнить выбранное движение, множество камер захвата изображения движения пациента, средство обработки для захвата набора данных изображений, причем множество камер и средство обработки допускают обнаружение смещения на 0,5 мм, аналитическое программное обеспечение для анализа по меньшей мере одного набора данных и выдачи набора значений, ассоциированных с упомянутым пациентом. Причем средство обработки генерирует результаты, представляющие по меньшей мере часть упомянутых обработанных данных, и представляет упомянутые результаты в воспринимаемом человеком формате.

Недостатком прототипа является ограниченная область использования, недостаточная эффективность, поскольку используется только один способ воздействия, отсутствие системы оценки персональных особенностей пациента.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка таких способа и системы восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека, которые позволяли бы их использовать для широкого круга задач обучения, от развития детей в первые годы их жизни до совершенствования профессиональных и спортивных достижений человека, а также проведения лечебных и реабилитационных мероприятий у пациентов с двигательными и когнитивными нарушениями.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области использования с одновременным повышением эффективности лечебных и реабилитационных мероприятий.

Основа предлагаемого способа заключается в том, что при помощи определенной последовательности тренировочных протоколов и выявления обратной связи полученной из заданий, предназначенных для диагностики или тестирования, формируется персональная траектория развития требуемых двигательных и когнитивных навыков. Результаты получения когнитивных и двигательных навыков приобретаются значительно быстрее, чем на любом из известных устройств.

Изобретение представляет собой интерактивную систему, позволяющую конструировать пространственные стимулы в 2Д и 3Д, позволяющие улучшить исполнительные функции занимающегося.

Отличительная черта изобретения заключается в том, что приобретение надстроечных двигательных и когнитивных навыков, таких как специальные двигательные или когнитивные схемы, необходимые в повседневной, спортивной, профессиональной деятельности, для проведения реабилитации или коррекции нарушений в развитии, осуществляются в строгой последовательности онтогенетического развития, заложенного генетически и опирающегося на эволюционную последовательность развития двигательных и когнитивных механизмов человека.

С этой целью проводят сначала анализ уровня развития у человека каждого из механизмов эволюционного развития, ответственных за формирование базовых двигательных стереотипов. В основу изобретения заложен принцип строгой последовательности и преемственности в эволюционных этапах развития человека. При нарушении в развитии у испытуемого одного из функциональных участков, рекомендуется пройти курс развивающих программ до уровня минимально необходимого для возможности надстройки более сложных функций. Утверждается, что при нарушении последовательности эволюционного развития, каждый последующий навык будет не полноценным, так как предыдущий является для него фундаментом.

Двигаясь строго по эволюционной последовательности в развитии, двигательные модели будут развиваться значительно быстрее, чем в любом ранее известном устройстве для тренировки и реабилитации двигательных навыков.

Относительно развития когнитивного уровня человека, изобретение основывается на тех принципа, что все механизмы обработки перцептивной информации основываются на соматогнозисе, в процессе которого полученная извне информация накладывается на имеющиеся двигательные навыки и интерпретируется строго в соответствии с ними. Ранее данный принцип не использовался в подобных устройствах. Таким образом, механизмы диагностики когнитивных способностей человека в патентуемом устройстве основываются, главным образом, на необходимости полноценного развития базовых двигательных стереотипов, заложенных в человеческом виде в процессе эволюции. Технически оценка реализована на прохождении заданий, сформированных с помощью специального программного обеспечения (специального двигательного конструктора) для осуществления движений и оценки корректности выполнения таких движений, фиксации отклонений и проведении анализа их выполнения.

Реализация тренировочных сценариев всегда интерактивна, предоставляет занимающемуся позитивное или негативное подкрепление, что в режиме реального времени позволяет устранять неправильные модели действия и укреплять правильные, от упражнения к упражнению усиливая тренировочный эффект.

При помощи предлагаемого метода в значительной мере повышается:

- моторный контроль движения

и такие нейрокогнитивные функции, как:

- переключаемость

- ингибирование не релевантных сигналов

- обновление информации

- рабочая память

- скоростные и точностные характеристики движения, которое требуется улучшить, его точность и временные характеристики, и в итоге автоматизировать заданное движение.

В основе метода улучшения движений лежит онтогенетический принцип формирования движений по двум направлениям:

1. Проксимодистальному (от середины туловища до кончиков пальцев)

2. Капитокаудальный (от макушки до копчика)

Следовательно, набор тренинговых упражнений включает возможность тренировки движений туловища и конечностей от центра к периферии.

В норме базовые двигательные стереотипы формируются от 1 до 12 лет. В связи с различными заболеваниями или особенностями развития базовые двигательные стереотипы могут формироваться с искажениями. От этого страдают так называемые надстроечные движения, которые представлены в огромном многообразии в профессиональной, творческой и спортивной деятельности. Для улучшения качества движения необходимо прежде всего укреплять базовые двигательные стереотипы, и уже затем последующие надстроечные движения.

Работа предлагаемой системы основана на следующих принципах:

1. Усложняющийся характер пространственных стимулов: точка, линия, плоскость, объем

2. Временная категория - возможность изменить движение по пространству во времени, как равномерно так и с использованием ускорений или замедлений.

3. Использование звуковых (изменение по громкости, тембр, скорость -тренировка фонетика фонематические недостаточности) и визуальных пейсмейкеров (целеуказателей), позволяющих повторять движение по образцу.

4. Использование благозвучных и аверсивных стимулов

5. Усложнение движения путем уменьшения сенсорных стимулов. Вначале движение тренируется на экране (тач скрин), затем продолжается тренировка в дистантном режиме путем дистанционных проекций транслируемых на экран или виртуальное пространство при помощи устройств захвата движений.

6. Тренировка движений на плоскости 2Д с последующим переходом на объемный характер движения 3Д проекции.

Технический результат достигается за счет того, что способ последовательного восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека, включающий представление на устройстве визуализации определенных заданий занимающемуся и выполнение их, дальнейшую обработку результатов и выработку рекомендаций по результатам обработки, осуществляется в режиме поэтапного усложнения стимульных тренируемых заданий, подобранных на основе онтогенетического развития двигательных функций у человека и требующих взаимодействия с компьютерным манипулятором тремя способами:

- контактным, выполняемым путем прикосновения, либо движения по экрану указкой или пальцем, кистью или стопой занимающегося по поверхности экрана монитора или пространства в непосредственной близости от него,

- бесконтактным, выполняемых при помощи дистантных методов с использованием датчиков или маркеров, закрепленных на теле занимающегося, или безмаркерной системы захвата движений, в таком случае метки устанавливаются на цифровой модели человека в компьютерной программе, при этом датчики или маркеры имеют свои проекции целеуказатели на экране и ими можно манипулировать посредством различных движений,

- иммерсивным, когда тренинговые упражнения из бесконтактного способа выполняются методом погружения занимающегося в виртуальную реальность с имитацией сред или без них,

при этом задания включают следующие упражнения:

- удержание целеуказателя в пределах стабильной и изменяющейся мишени, при конструировании которой используется принцип максиминного результата, когда наилучший результат становится одновременно наихудшим, так как появляется стабильная ошибка деятельности,

- движение целеуказателей по стабильной и изменяющейся по максиминному принципу в 2D и 3D траекториях,

- упражнения на скорость и точность реакции с возможностью автоматизированной подстройки прибора под тренирующегося субъекта с использованием максиминного принципа,

- упражнения на повторение определенного задания с целью ускорения автоматизации движения и перехода к двухзадачному режиму, в котором автоматизированное движение сочетается с возможностью выполнения других действий, например, устного счета,

- упражнения на пространственную ориентацию, направленные на формирование и улучшение действий в 2D и 3D плоскостях, а также для улучшения качества работы с использованием периферических полей зрения.

Причем перед представлением заданий проводят тестирование занимающегося и вырабатывают индивидуальный набор упражнений для каждого занимающегося.

Дополнительными отличиями способа являются:

- во всех упражнениях могут использоваться аверсивные звуковые сигналы или позитивно подкрепляющие звуковые сигналы,

- упражнения могут выполняться на плоскости или в объеме,

- предусмотрена плавная, скачкообразная или стробоскопическая настройка указателя в упражнениях,

- задания либо пояснения для упражнений могут предоставляться занимающимся как в зрительной, так и в звуковой форме.

Технический результат достигается также за счет того, что система последовательного восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека, включающая персональный компьютер, монитор, базу данных заданий, специализированное программное обеспечение, включает также рабочее место тренера с персональным компьютером и сервер для создания возможности сетевого взаимодействия сотрудников, причем монитор для предъявления заданий имеет сенсоры касания или интегрированную инфракрасную рамку для определения положения указки или пальца занимающегося, или другой технический метод определения касания непосредственно на поверхности экрана или в близи от него, база данных заданий содержит задания, подобранные на основе онтогенетического развития двигательных функций у человека и требующих взаимодействия с компьютерным манипулятором тремя способами:

- контактным, выполняемым путем прикосновения, либо движения по экрану указкой или пальцем, кистью или стопой занимающегося по поверхности экрана монитора или пространства в непосредственной близости от него,

- бесконтактным, выполняемых при помощи дистантных методов с использованием датчиков или маркеров, закрепленных на теле занимающегося, или безмаркерной системы захвата движений, в таком случае метки устанавливаются на цифровой модели человека в компьютерной программе, при этом датчики или маркеры имеют свои проекции целеуказатели на экране и ими можно манипулировать посредством различных движений,

- иммерсивным, когда тренинговые упражнения из бесконтактного способа выполняются методом погружения занимающегося в виртуальную реальность с имитацией сред или без них,

при этом задания включают следующие упражнения:

- удержание целеуказателя в пределах стабильной и изменяющейся мишени, при конструировании которой используется принцип максиминного результата, когда наилучший результат становится одновременно наихудшим, так как появляется стабильная ошибка деятельности,

- движение целеуказателей по стабильной и изменяющейся по максиминному принципу в 2D и 3D траекториях,

- упражнения на скорость и точность реакции с возможностью автоматизированной подстройки прибора под тренирующегося субъекта с использованием максиминного принципа,

- упражнения на повторение определенного задания с целью ускорения автоматизации движения и перехода к двухзадачному режиму, в котором автоматизированное движение сочетается с возможностью выполнения других действий, например, устного счета,

- упражнения на пространственную ориентацию, направленные на формирование и улучшение действий в 2D и 3D пространстве, а также для улучшения качества работы с использованием периферических полей зрения,

причем специализированное программное обеспечение выполнено с возможностью подбора и вывода на экран монитора упражнений для каждого занимающегося индивидуально, с последующей обработкой и сохранением результатов их выполнения.

Дополнительными отличиями системы являются:

- наличие градуированного коврика для типизированного расположения занимающегося относительно экрана,

- наличие источника звука и настраиваемой библиотеки звуковых паттернов,

- наличие проектора и проекционного экрана для отображения упражнений,

- наличие устройства виртуальной реальности для отображения упражнений.

Контактные упражнения выполняются следующим образом:

Занимающийся совершает необходимые движения, используя специальную указку или палец в темпе, задаваемом пейсмекером (здесь и далее этим термином обозначается визуальный объект, предназначенный для следования за ним при помощи целеуказателя) или без него (выбирается при создании протокола). В зависимости от уровня занимающегося ПК может автоматически (настраивается при создании стандартизированных шаблонов) менять сложность тренировок.

Например, в случае отставания от пейсмекера на 2 см (по умолчанию - при создании протокола, настраиваемая величина), начинает замедляться чтобы дать возможность догнать пейсмекер целеуказателем, при касании целеуказателем пейсмекера (или приближении на заданную величину), пейсмекер ускоряется. Пейсмекер во всех протоколах, необходимо догонять, то есть стараться коснуться его края, не отрывая указку от экрана или догоняя целеуказателем.

При взаимодействии указки с экраном, появляется целеуказатель в точке взаимодействия. Взаимодействие обеспечивается способом не требующим непосредственного касания экрана. Целеуказатели обозначающие собственное движение занимающегося отображается черным кругом по умолчанию (цвет настраиваемая характеристика). Размер целеуказателя настраивается в пропорции от ширины трека.

В системе используется 1-2, или более контактных целеуказателя.

Отдельные упражнения выполняются в очках, создающих эффект 3D.

Целеуказатели бесконтактных упражнений, проецируются из 11 точек (настраиваемая величина от 1 и более без ограничений), расположенных на теле человека. Единовременно в заданиях может быть использовано 1, 2, 3 или более проекций. Каждая точка на теле имеет уникальный номер для формирования отчета и корректной работы шаблона в части уровня и места предъявления визуального стимула. При создании стандартизированных протоколов указывается какая проекция должна быть использована в конкретном протоколе

Примеры упражнений.

Упражнение «Удерживать точку в середине мишени»

На экране в установленных для размещения визуальных стимулов местах, размещаются мишени, на которые проецируются целеуказатели из различных участков тела с закрепленных датчиков. Задача занимающегося удержать целеуказатель в центре мишени, управляя положением целеуказателя перемещением соответствующей зоны тела.

Выполнение упражнения может сопровождаться звуковыми сигналами от нейтральных до аверсивных. Максимальное количество целеуказателей в одном задании указывается при создании тренировочного протокола. Максимальное количество мишеней указывается при создании тренировочного протокола. Если мишеней больше одной, то в каждой мишени удерживается только один маркер. При удержании нескольких маркеров в центре мишени, они перекрываются.

Во время упражнения размер мишени может изменяться: уменьшается до тех пор, пока N% (настраиваемая величина), перемещений маркера окажется за пределами мишени. После этого мишень начинает увеличиваться. Как только количество перемещений маркера за пределами мишени будет менее №/о, мишень начинает увеличиваться. При движении маркер оставляет гаснущий след. Время послесвечения М сек (настраиваемая величина).

Упражнение «Мультипроекционный тренажер»

Экран разделен по вертикали на 2 равные части. На одной стороне экрана демонстрируется объемная фигура. Вокруг фигуры расположены камеры, «фотографирующие» фигуру с соответствующего ракурса. На правой части экрана демонстрируется «фотография» фигуры, сделанная одной из камер (при проведении сессии инструктор может поменять местами правую и левую части экрана с заданием). Данная информация должна будет отобразиться в отчете с пометкой право/лево. Задача занимающегося как можно быстрее найти камеру в противоположной части экрана, которой сделана «фотография» фигуры. В случае ошибки подается аверсивный звуковой сигнал. Если камера найдена, подается соответствующий звуковой сигнал. Тест выполняется в очках, имитирующих 3D пространство. В качестве вариантов в тренажере должен быть использован цветок, скульптура, часть тела, пиджак.

Упражнение «Геотрекинг - движения целеуказателем по замкнутой траектории геометрического объекта с пейсмекером и без него» Движения осуществляются указкой (пальцем) или целеуказателем по замкнутой траектории. В настройках выбирается 1, 2 (в случае с указкой или целеуказателем) или до N мишеней (только в случае с нательным датчиком). На экране отображается N цветных геометрических фигур (цвет выбирается при создании шаблона), образованных широкими коридорами. Необходимо обводить указкой (пальцем) фигуру с максимальной скоростью или следуя за пейсмекером, стараясь не выходить за пределы фигуры, выход за пределы фигуры может сопровождаться аверсивным сигналом. Одну фигуру прошли, она исчезает, на ее месте появляется новая, пока сет не закончится. Размер фигуры плавно уменьшается или увеличивается (пульсация) в зависимости от успешности прохождения упражнения. Фигуры могут наслаиваться друг на друга (тренировка ингибирования не релевантных сигналов) а также могут перемещаться слева направо и справа налево, для обеспечения перекрещивания рук.

Тренировка глубины зрения

Фигуры могут перемещаться по экрану в одной плоскости от стенки до стенки экрана. Отдельной настройкой можно настроить возможность наклона фигуры на себя или от себя, таким образом равносторонний треугольник превращается в равнобедренный, круг в овал и квадрат в параллелепипед.

Настройка глубины - фигуры могут двигаться по глубине, стремясь к точке схода, которая находится на пересечении горизонтальной линии, соответствующей уровню глаз и оси тела. У всех фигур углы скруглены чтобы пейсмекер и целеуказатель проходили гладко. Фигуры могут быть выполнены в двух видах: непрерывной прямой или пунктирной линии, когда передвигаться нужно «перелетами» от точки до точки.

Если фигура образована непрерывной линией, указка (палец) не отрываются от фигуры. В случае пунктира необходимо двигаться только по окрашенным участкам. В виде отдельной опции настраивается максиминный эффект, когда трек становится «пульсирующим», то есть изменяется его ширина от установленного минимума до установленного максимума.

Упражнение «Трицикл - прохождение мишени из 3-х вложенных окружностей»

Демонстрируется мишень из трех вложенных окружностей. На серединной линии одного из колец появляется метка пейсмекера (водитель ритма). Метка начинает двигаться по серединной линии фигуры. Задача занимающегося сопровождать метку, перемещая за ней указку или палец (до 2-х одновременно под правую и левую руку) или целеуказатели (до N одновременно)

Упражнение «Движение по дуге»

Занимающемуся необходимо следовать указкой (пальцем) или проекцией целеуказателем по дуге окружности от начальной до конечной точки. Выход за границы дуги сопровождается звуковым сигналом. Движения до конечных точек может сопровождаться ударами метронома. Одновременно на экране может появляться до N дуг. В начале и в конце дуги (в протоколе без пейсмекера) располагаются метки якоря, которые фиксируют их достижение (финальная приятным звуком), в систему записывается значение - старт сессии, начало со стартовой метки, завершение на финальной метки.

Упражнение «Обход зигзагообразной линии»

Занимающемуся необходимо следовать указкой (пальцем) по зигзагообразной линии от начальной до конечной точки. Выход за границы фигуры сопровождается аверсивным сигналом. Движения до конечных точек может сопровождаться ударами метронома. Одновременно на экране может появляться до N фигур.

Упражнение «Архимедова кривая»

Движение осуществляется по Архимедовой кривой, регулируемой по размеру и ширине трека. Кривых может быть две. Для фиксации взора при двух кривых должна появляться сенсорная точка фиксации взгляда (визуальный якорь), либо на визуальной точке при выполнении руками, либо при использовании нательных датчиков. Фиксация на визуальном якоре осуществляется целеуказателем, проецируемым с метки расположенной на голове. Также работа может осуществляться с наличием пейсмейкеров.

Сенсомоторные упражнения

На экране (проекции) изображается рабочее поле, разделенное на секции. Случайным образом в рабочем поле изображаются геометрические фигуры, вписанные во внутренние секции. Фигуры заливаются различными цветами. Над рабочим полем в поле команд инициируется необходимая для выполнения задания информация, либо подается голосом.

Задача пациента выбрать нужную фигуру, руководствуясь командами, и коснуться ее.

Упражнение «Погаси шарик»

На поле появляются 4 мишени в виде псевдо объемных кругов в одном из которых находится точка.

Режим 1.

По сигналу «старт» точка случайным образом меняет свое расположение и ее нужно «погасить» касанием указки (пальца) или проекцией нательного целеуказателя.

Режим 2.

По сигналу «старт» точка случайным образом меняет свое расположение, а испытуемому нужно навести луч на кружок касанием указки (пальца), либо в проекции нательного целеуказателя, где 1 или 2, или 3 хода назад была точка.

Упражнение «Следование за пейсмекером в трехмерном кубе»

Необходимо следовать за пейсмекером, который движется внутри линий куба. Упражнение выполняется в 3Д очках. Отклонения или отставание от пейсмекера сопровождаются звуковыми сигналами. Движение может осуществляться как последовательно, так и скачками по углам куба. В последнем случае может быть добавлен настраиваемый звук метронома. Размеры и координаты куба можно настраивать под рост испытуемого, как и перспективу куба.

Протокол с вращением: Куб вращается по настройке в горизонтальной или сагиттальной, или фронтальной плоскостях. Наклон опорного угла куба настраивается. Скорость вращения куба настраивается.

Упражнение «Следование за пейсмекером в эллипсах»

Следование за пейсмекером в эллипсах в 3д очках типа анаглиф.

Необходимо следовать пейсмекером, который движется внутри линий эллипсов. Отклонения или отставание от пейсмекера сопровождаются звуковыми сигналами. Размеры и координаты эллипсов, равно как и их количество и пространственную ориентацию можно видоизменять, как и его перспективу.

Упражнение «На пространственную ориентацию»

Демонстрируется сложный пространственный объект сконфигурированный в программе, например, фото Екатерининского дворца. На нем-выделяется архитектурный элемент: например, фронтон над четырьмя правыми пилястрами. После этого здание лишается всех декоративных элементов и превращается в прозрачный прямоугольный параллелепипед с основными архитектурными линиями стен, окон и т.д. Эта фигура разворачивается на X градусов (настраиваемая величина) и устанавливается на проекцию земли под углом в Y градусов (настраиваемая величина). Занимающемуся предлагается найти на этой перевернутой схеме обозначенный выше, для примера, фронтон. Так повторяется с несколькими архитектурными элементами. Углы наклона и повороты можно настраивать.

Приведенные выше примеры упражнений ни в коем случае не являются окончательными. Это изобретение не ограничено конкретными раскрытыми вариантами осуществления, которые лишь предназначены для лучшего понимания сущности изобретения.

Группа изобретений относится к средствам обучения, тренажерам, а именно к способу и системе восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека. Предложена интерактивная система, позволяющая конструировать пространственные стимулы в 2Д и 3Д, позволяющие улучшить исполнительные функции занимающегося, причем приобретение надстроечных двигательных и когнитивных навыков, таких как специальные двигательные или когнитивные схемы, необходимые в повседневной, спортивной, профессиональной деятельности, для проведения реабилитации или коррекции нарушений в развитии, осуществляются в строгой последовательности онтогенетического развития, заложенного генетически и опирающегося на эволюционную последовательность развития двигательных и когнитивных механизмов человека. Группа изобретений обеспечивает расширение области использования с одновременным повышением эффективности лечебных и реабилитационных мероприятий. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ последовательного восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека, включающий представление на устройстве визуализации заданий занимающемуся и выполнение их, дальнейшую обработку результатов и выработку рекомендаций по результатам обработки, отличающийся тем, что способ осуществляется в режиме поэтапного усложнения стимульных тренируемых заданий, подобранных на основе онтогенетического развития двигательных функций у человека и требующих взаимодействия с компьютерным манипулятором тремя способами:

- контактным, выполняемым путем прикосновения, либо движения по экрану указкой или пальцем, кистью или стопой занимающегося по поверхности экрана монитора или пространства в непосредственной близости от него,

- бесконтактным, выполняемым при помощи дистантных методов с использованием датчиков или маркеров, закрепленных на теле занимающегося, или безмаркерной системы захвата движений, в таком случае метки устанавливаются на цифровой модели человека в компьютерной программе, при этом датчики или маркеры имеют свои проекции целеуказатели на экране и ими можно манипулировать посредством различных движений,

- иммерсивным, когда тренинговые упражнения из бесконтактного способа выполняются методом погружения занимающегося в виртуальную реальность с имитацией сред или без них,

при этом задания включают следующие упражнения:

- удержание целеуказателя в пределах стабильной и изменяющейся мишени, при конструировании которой используется принцип максиминного результата, когда наилучший результат становится одновременно наихудшим, так как появляется стабильная ошибка деятельности,

- движение целеуказателей по стабильной и изменяющейся по максиминному принципу в 2D и 3D траекториях,

- упражнения на скорость и точность реакции с возможностью автоматизированной подстройки прибора под тренирующегося субъекта с использованием максиминного принципа,

- упражнения на повторение задания,

- упражнения на пространственную ориентацию,

перед представлением заданий проводят тестирование занимающегося и вырабатывают индивидуальный набор упражнений для каждого занимающегося.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что во всех упражнениях могут использоваться аверсивные звуковые сигналы или позитивно подкрепляющие звуковые сигналы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упражнения могут выполняться на плоскости или в объеме.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что предусмотрена плавная, скачкообразная или стробоскопическая настройка указателя в упражнениях.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что команды, необходимые для выполнения заданий, могут предоставляться занимающимся как в зрительной, так и в звуковой форме.

6. Система последовательного восстановления и развития когнитивных и двигательных функций человека, включающая персональный компьютер, монитор, базу данных заданий, программное обеспечение, отличающаяся тем, что включает также рабочее место тренера с персональным компьютером и сервер для создания возможности сетевого взаимодействия сотрудников, причем монитор для предъявления заданий имеет сенсоры касания или интегрированную инфракрасную рамку для определения положения указки или пальца занимающегося, или другой технический метод определения касания непосредственно на поверхности экрана или в близи от него, база данных заданий содержит задания, подобранные на основе онтогенетического развития двигательных функций у человека и требующих взаимодействия с компьютерным манипулятором тремя способами:

- контактным, выполняемым путем прикосновения, либо движения по экрану указкой или пальцем, кистью или стопой занимающегося по поверхности экрана монитора или пространства в непосредственной близости от него,

- бесконтактным, выполняемым при помощи дистантных методов с использованием датчиков или маркеров, закрепленных на теле занимающегося, или безмаркерной системы захвата движений, в таком случае метки устанавливаются на цифровой модели человека в компьютерной программе, при этом датчики или маркеры имеют свои проекции целеуказатели на экране и ими можно манипулировать посредством различных движений,

- иммерсивным, когда тренинговые упражнения из бесконтактного способа выполняются методом погружения занимающегося в виртуальную реальность с имитацией сред или без них, при этом задания включают следующие упражнения:

- удержание целеуказателя в пределах стабильной и изменяющейся мишени, при конструировании которой используется принцип максиминного результата, когда наилучший результат становится одновременно наихудшим, так как появляется стабильная ошибка деятельности,

- движение целеуказателей по стабильной и изменяющейся по максиминному принципу в 2D и 3D траекториях,

- упражнения на скорость и точность реакции с возможностью автоматизированной подстройки прибора под тренирующегося субъекта с использованием максиминного принципа,

- упражнения на повторение задания,

- упражнения на пространственную ориентацию,

причем программное обеспечение выполнено с возможностью подбора и вывода на экран монитора упражнений для каждого занимающегося индивидуально, с последующей обработкой и сохранением результатов их выполнения, причем содержит:

градуированный коврик для типизированного расположения занимающегося относительно экрана,

- источник звука и настраиваемую библиотеку звуковых паттернов,

- проектор и проекционный экран для отображения упражнений,

- устройство виртуальной реальности для отображения упражнений.