一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统和方法

专利2025-06-06  32


本发明属于无创脑功能神经调控,尤其涉及一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统和方法。


背景技术:

1、在当前社会背景下,人们普遍承受着多样化的压力,根据世界卫生组织数据,压力过高的问题日益突出,且呈现低龄化趋势。研究表明,压力激活大脑的下丘脑-垂体-肾上腺轴,导致肾上腺皮质释放皮质醇,进而激活交感神经系统,引起心率、血压和呼吸等生理反应。这些反应在短期内有助于应对压力,但持续时间过长,将对身体造成一定危害,可能引发心脏疾病、高血压、糖尿病、抑郁症和焦虑症等疾病,影响免疫系统的功能。现有压力管理方法主要包括适当休息、健康饮食、合理运动和心理咨询等,但这些方法的效果较为缓慢且个体差异显著,同时缺乏主客观评价体系。因此,迫切需要个性化且持久有效的压力管理途径。

2、脑电信号特征与个体情绪状态和压力水平密切相关,国内外神经反馈与闭环调控在压力调节方面得到广泛验证。现有研究指出,压力人群会出现脑电的异常变化,压力水平过高会导致α频段异常、脑电微状态时域参数发生改变,因此通过脑电水平探究压力机制并进行神经调控为压力管理提供潜在有效新途径。

3、音乐具有改变情绪的能力,通过情绪改变认知情况,释放受试者负面情绪、激发更多正面情绪,舒缓压力,从而达到改善心理健康的效果。神经反馈通过实时反馈神经活动信息实现个体自我调节的技术,根据个体的生理特点和需求,帮助个体减轻焦虑和压力,更好地认识和调节个体情绪,并通过训练提高注意力。在众多反馈类型中,音乐因其易于感知和影响情绪的特点,成为了神经反馈中一个重要组成部分。音乐神经反馈主要是通过随着神经信号变化调整音乐参数水平,实现神经调控。现有的音乐神经反馈研究在减缓焦虑、情绪调节、认知功能改善、睡眠质量方面以及减少抑郁取得了积极的成果。其具有的非侵入性、个性化、持续时间长等优势能最大限度提高调控效率、降低治疗导致的副作用,针对压力人群进行个体化有效调控。但是现有技术中存在现有压力管理的调节缓慢与个体差异显著的弊端。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本发明提出了一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统和方法,以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统,包括:

3、诱发脑电采集模块、脑电信号预处理模块、压力特征提取模块、压力状态音乐反馈模块,其中诱发脑电采集模块、脑电信号预处理模块、压力特征提取模块、压力状态音乐反馈模块依次连接;

4、其中,通过诱发脑电采集模块采集被试者进行音乐神经反馈实验的脑电信号,通过脑电信号预处理模块对脑电信号进行预处理,通过压力特征提取模块对预处理后的脑电信号进行特征提取,得到压力脑电特征,通过压力状态音乐反馈模块对压力脑电特征进行个体基线阈值分析,得到个体化音乐反馈以对向被试者播放的音乐进行实时调整,为被试者的压力状态调节迭代训练进行指导。

5、可选的,在所述脑电信号预处理模块中,所述预处理的过程包括:电极定位、重参考、滤波、肌电眼电去除处理、独立主成分分析。

6、可选的,在所述压力特征提取模块中,对预处理后的脑电信号进行特征提取的过程包括:对所述预处理后的脑电信号进行拆分,得到短段信号,对每个短段信号进行加窗及傅立叶变换,得到每段信号的功率谱估计,对所述每段信号的功率谱估计进行平均值计算,得到平均功率谱估计即压力脑电特征。

7、可选的,在所述压力状态音乐反馈模块中,进行个体基线阈值分析的过程包括:

8、获取个体基线阈值,根据所述个体基线阈值对所述压力脑电特征进行判断,当所述压力脑电特征大于个体基线阈值时,则个体化音乐反馈为增加音乐的音量,当所述压力脑电特征小于个体基线阈值时,则个体化音乐反馈为减少音乐的音量。

9、可选的,所述个体基线阈值的获取过程包括:

10、通过诱发脑电采集模块采集静息态脑电信号,通过脑电信号预处理模块对静息态脑电信号进行预处理,通过压力特征提取模块对预处理后的脑电信号进行特征提取,得到静息态脑电特征,通过所述压力状态音乐反馈模块对静息态脑电特征进行均值计算,得到静息态脑电特征的均值即个体基线阈值。

11、可选的,该系统还包括个体化音乐刺激模块,其中所述个体化音乐刺激模块与所述压力状态音乐神经反馈模块连接,根据被试者的个体脑电特征和个体化偏好分数,得到个体音乐偏好类型,其中所述个体化偏好分数通过数值输入进行获取,所述个体脑电特征通过对采集不同音乐类型对应的诱发脑电信号依次进行预处理及特征提取进行获取,所得个体音乐偏好类型用于压力状态音乐神经反馈模块中。

12、为了更好的实现上述技术目的,本发明提供了一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节方法,包括:采集被试者进行音乐神经反馈实验的脑电信号,对脑电信号进行预处理,对预处理后的脑电信号进行特征提取,得到压力脑电特征,对压力脑电特征进行个体基线阈值分析,得到个体化音乐反馈以对向被试者播放的音乐进行实时调整,为被试者的压力状态调节迭代训练进行指导。

13、与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:

14、本发明特别针对现有不良心理状态人群的压力脑活动特征,利用脑机接口技术设计了基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统。

15、本发明提出了个体化音乐刺激模块,解决音乐神经反馈因个体间的脑电节律存在差异,标准化方案无法满足个体化需求,导致效果不佳的问题。结合脑电特征与个体偏好选取反馈音乐类型,提供动态多维度主客观指标以评估个体压力脑状况变化,揭示被试个体压力脑机制,为被试个体化音乐神经反馈提供有效方案。

16、本发明引入了音乐反馈刺激模式,实现用户主被动压力水平的高效调节,基于脑电特征与个体化偏好选取被动音乐刺激类型,基于压力脑电特征,实时修改反馈音乐参数,通过主动闭环反馈,靶向调节压力相关脑特征,自适应反馈调整个体化放松程度,能够快速且无创调节被试压力水平。



技术特征:

1.一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,

4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,

5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,

6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,

7.一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节方法,其特征在于,包括:采集被试者进行音乐神经反馈实验的脑电信号,对脑电信号进行预处理,对预处理后的脑电信号进行特征提取,得到压力脑电特征,对压力脑电特征进行个体基线阈值分析,得到个体化音乐反馈以对向被试者播放的音乐进行实时调整,为被试者的压力状态调节迭代训练进行指导。


技术总结
本发明公开了一种基于个体化音乐脑电神经反馈的主被动压力调节系统和方法,该系统包括:通过诱发脑电采集模块采集被试者进行音乐神经反馈实验的脑电信号,通过脑电信号预处理模块对脑电信号进行预处理,通过压力特征提取模块对预处理后的脑电信号进行特征提取,得到压力脑电特征,通过压力状态音乐反馈模块对压力脑电特征进行个体基线阈值分析,得到个体化音乐反馈以对向被试者播放的音乐进行实时调整,为被试者的压力状态调节迭代训练进行指导。

技术研发人员:闫天翼,裴广盈,胡梦轩,何亦流,刘涵,杨晓,尹旭杨,尹李筱,李玮,吴景龙
受保护的技术使用者:北京理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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