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数药智能以脑电+VR+眼动强效联合,实现孤独症干预系统化新方案

2022-12-23 21:16   来源: 互联网    浏览次数:4163

     根据CB Insights数据,2020年脑科学领域的全球市场规模为62亿美元,预计将在2024年突破100亿美元,2020-2024年的复合增长率有望达到17%。可以说,脑科学有可能成为下一个为人类社会带来颠覆性影响的产业。

      而初创企业的核心所在就是开发出具有竞争力的产品并形成产品矩阵,数药智能深知这一点的重要性。成立伊始,数药智能就依托自身资源优势从游戏化数字疗法切入脑疾病领域,希望通过脑科学领域数字疗法的研发更加了解人类大脑。

      而虚拟现实技术作为孤独症谱系障碍治疗的有效手段,应用越来越广泛。近5年的相关研究表明,虚拟现实技术在针对孤独症(ASD)患者的特定恐惧治疗、情绪识别治疗、社会功能治疗方面都取得了不错的成果。

      数药智能基于虚拟现实技术开发出了孤独症筛查干预系统,该系统分三大模块:评估训练模块,康复平台模块,家庭陪护模块,可以对孤独症患者的行为数据记录分析,提供病情评估和康复干预、融合教育、家长培训服务,帮助儿童融入集体环境。

      其中,VR训练模块以仿真互动方式进行目标训练,采用主流超清VR设备,强调沉浸式真实感的训练体验,可以记录患儿眼动(角色眼睛、脸部及背景)、行为、脑电、呼吸、微表情等测量指标。该系统已于2021年10月20日首次发表于世界VR产业大会世纪华通展台。

      在虚拟现实领域数药智能在其干预系统中的核心技术更是有突破性应用。

      数药智能在VR干预的基础上增加了脑电采集,而通过分析虚拟现实模拟采集被试者的脑电波,可以预测他/她在这些情况下的反应,从而确定他/她在干预中的结果。我们的初步实验表明,脑电波分析确实有能力评估一个人在面对操作情况时所作决定的适当性。脑电生物反馈是让孩子能通过视觉上看到自己的脑波的讯号:强弱、高低,来直观感受自己现在的状态是专注还是不专注,是放松还是不放松。

      在早期没有这个工具的时候,只能通过医生观察和干预来判断,而有了脑电生物反馈这个工具之后,孩子通过脑电反应,干预师就能很容易知道受干预者什么时候专心,什么时候不专心。脑电生物反馈训练是在电子仪器帮助下,将我们大脑的电活动放大,然后通过“翻译”这些电信号向我们反馈当下大脑的注意力水平。

      VR的沉浸式体验,可以提高孩子的专注力;

      VR的交互性可提升孩子的交互乐趣;

      而逼真的场景设计,充分激发孩子的想象力。

      VR儿童注意力训练是将VR(虚拟现实)与感觉统合训练、游戏治疗等临床理论相结合,借助新颖有趣的沉浸式场景模式,应用于注意力缺陷儿童的治疗。

      能够快速和精确测量用户注视点的眼动追踪常常是与注视点渲染联系在一起讨论,人们希望这一功能可以降低VR的性能要求。尽管注视点渲染是眼动追踪在VR头显中一项令人感到兴奋的用例,但眼动追踪的作用并不只局限于此。

      今天许多社交VR应用似乎支持逼真的眼球运动,包括眨眼睛,扫视和对象聚焦,但所有这一切都是通过动画和编程逻辑进行的伪装。这种错觉有利于减少虚拟角色的机器感,但当你真正与某人面对面交流时,实际的非语言信息就会丢失。

      准确的眼动追踪数据可以轻松应用到VR角色身上,从而实际显示用户在什么时候眨眼或者他们正在看着哪里。这同时可以带来有意识和无意识的非语言交流,如眨眼,眯眼和瞳孔扩张,甚至可以用来推断对方的情绪,如悲伤或惊喜,因为这一切都会反映在虚拟角色的眼睛里。

      眼动追踪同时十分适合被动地理解用户意图和注意力。除了这种实时的意图理解之外,眼动追踪也可以为分析带来非常大的价值。通过采集用户“正在看什么”,“在什么时候看向这里”等相关的注视点数据,干预师可以更深入地了解干预者在应用程序的使用情况,从而帮助他们优化应用或者为其他提供分析支持。例如,眼动数据可以用来说明干预者是否有留意到重要的按钮或视觉线索,用户的注意力是否被环境中的非预期部分所吸引,某个界面元素是否没有得到充分利用等等。

      而现在的孤独症(ASD)虚拟现实系统的主要研究集中在用户表现或者用户反馈上,却很少去研究其生理机制。而孤独症(ASD)患者在行为表现中的生理机制可以帮助研究者进一步完善虚拟现实平台的建立,因此有着重要的意义。由于孤独症(ASD)成年患者在社会交流上存在障碍,因此让他们识别、描述或者表现出特定的内在感情状态本身就有一定挑战,而眼动、脑电数据等生理指标很少受这些障碍的影响,因此这些指标可以成为评价ASD患者心理状态的有效参数。现在在研究层面已经有相关研究就利用了心电图(ECG)、脉冲图(PPG)、皮肤温度(SKT)、皮肤电反应(GSR)这四项指标,综合分析了孤独症(ASD)儿童患者在识别面部表情成功或者失败的情况下的不同生理模式。通过将心理上的定性指标变为生理上的定量指标,研究者可以进一步对孤独症(ASD)患者的情绪触发方式和行为表征背后的生理原因进行更可靠的分析。在产品层面,将脑电+眼动以及VR干预结合一体的虚拟产品还是首次面世。

孤独症儿童正在体验《儿童孤独症VR评估与干预软件》

      其不但具有干预的治疗价值,同样具备科研价值,其多样本性和生理指标的增加则对孤独症(ASD)的治疗和研究都具有非常高的价值。

      数药智能科研院领导该项目的付航博士表示:

      随着时代的发展,心理学和计算机科学不再是两个独立的学科。由于心理学涉及人的问题,这一问题的复杂性恰好为人工智能的应用提供了契机。人工智能就是让机器学会类人思考和反应,尤其是归纳和综合能力。由于计算机的运行速度变快、存储容量变大,计算机人工智能的程度也越来越高。Wall,Dally,Luyster,Jung和DeLuca(2017)提出将人工智能如机器学习应用于孤独症(ASD)的诊断中,而这种诊断方法在大大缩短时间的同时保证了99.9%的统计准确率。

      就虚拟现实技术在孤独症(ASD)治疗这一个方面而言,计算机就可以通过多维度记录并分析患者在虚拟现实平台训练中的表现情况,掌握患者的基本情况,通过机器学习来预判患者需要的下一步训练,并以此为根据更新虚拟现实系统中的相关场景或变换治疗方法。将人工智能用于治疗孤独症(ASD)的虚拟现实系统中,可以让患者产生更自然的交互感,从而解决实验方法局限性中存在的交互剧本化的问题。此外,由于系统将针对患者的表现进行场景更改,因此能够对不同患者进行个性化处理,一定程度也能解决患者的多样性带来的问题。

      而通过这种数据积累的最直观好处则表现在,孤独症(ASD)的早期筛查,并且可以更好的应用于幼儿期的病患干预。这是具有极大意义的好事。


责任编辑:prsky
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