一种基于脑机接口系统的闭环脑功能强化训练装置及方法

1.本发明属于脑功能强化训练领域，具体涉及一种基于非侵入脑机接口系统的闭环脑功能强化训练装置及方法。


背景技术：

2.人脑是世界最复杂最精密的器官，承载了我们所有的智能活动（控制、记忆、学习、沟通和决策等）。脑功能强化，尤其是多动症儿童、神经退行性疾病患者等的专业训练可以改变大脑和认知功能，提高专注力，达到促进脑功能发育的目的。
3.脑功能强化的主要方式包括药物治疗、心理辅导、调整生活方式和其他的支持性措施等。然而，常见的精神病药物都具有比较严重的副作用，如哌醋甲酯（mph）可能导致生长缓慢、发烧、情绪变化、癫痫、运动失调等，长期用药还可能产生依赖性。而脑功能强化训练需要专业人员的长时间人为干预，包括音乐和绘画练习、想象力练习、空间认识发展等，无法满足庞大的社会和市场需求。同样，进行适量的不同种类电子游戏可以提高大脑空间认知能力、任务切换能力、决策能力、目标追踪能力等。
4.2015年，有研究发现多任务的电子游戏和基于游戏的干预可能会改变大脑结构与功能，改善注意力和相关的认知控制过程。anguera等利用该方法设计了全新的数字干预方案，实现了老年人认知控制和注意力的提升。2020年，akili交互实验室设计了一种可以治疗多动症的新型数字药物endeavorrx。endeavorrx采用更具吸引力的视频游戏形式，通过同时呈现感官和运动刺激，训练多动症患者管理竞争性认知任务，在任务之间转移注意力，并忽略干扰因素。endeavorrx作为一款通过医生处方获得的视频游戏app，与医生指导的疗法、药物治疗，以及教育项目相结合，以改善多动症儿童的注意力功能，治疗8至12岁患有注意力缺陷多动障碍的儿童。
5.endeavorrx等数字药物相比于传统药物，具有获取方便、副作用小、低滥用可能性等优势，然而其尚存在一定的局限性。首先，该研究只针对tova测试的注意力表现指数（api）高于-1.8的轻症患者，并未证实重症患者的有效性；其次，该药物的干预效果能否持续，是否会发生病情反复尚未可知；再次，该研究只评估了干预期28天，每天约25分钟的治疗效果，最佳干预时长和周期未知；从次，该药物对正在服用mph等传统药物或存在其他共存疾病（如特殊学习障碍）的患者是否有效仍然未知；最后，该研究没有利用脑电图（eeg）、功能性近红外光谱（fnirs）成像、功能磁共振（fmri）成像等技术采集脑功能成像数据，干预效果的神经机制尚未得到解释。
6.专利申请人也已提出了一种脑功能强化训练的多任务数字干预方法，应用于健康和多动症儿童、神经退行性疾病患者提高注意控制能力，强化脑功能或延缓脑功能退化。然而，开环的脑功能强化训练只能根据个人表现，通过阶梯算法调整干扰强度，时间延迟高、同时也不能给予干预效果的评价和干预方案的指导。


技术实现要素：

7.为了解决背景技术中的问题，本发明利用非侵入脑电图（eeg）与功能性近红外光谱（fnirs）技术相结合的脑机接口方案连续读取脑功能信号，实现脑功能强化训练的干预强度实时调整，同时实现脑状态的实时检测和脑功能的强化效果评估。脑功能强化训练是利用特殊设计的多任务数字干预系统，训练用户管理竞争性认知任务，在任务之间转移注意力，并忽略干扰因素，提高用户的认知和注意控制能力，促进脑功能发育或实现精神疾病治疗。本发明将非侵入eeg与fnirs系统的头套结合在一起，将eeg探头位置放在fnirs的光源与探测器之间，实现同一脑区域的脑信号测量。同步处理eeg信号和fnirs信号，结合eeg信号时间分辨率高和fnirs信号运动兼容性好、空间分辨率高等优势，实现无创、高运动兼容性且高时空分辨率的脑功能成像。依据脑功能成像结果对脑状态进行评估，判断用户的使用情况和脑功能强化训练的效果，实时调整脑功能强化训练的干预强度，达到最高的训练效率，且不会因训练任务太难而放弃。同时，根据用户每次干预训练的训练成绩和脑功能数据，判断最优的干预模式和难度，优化脑功能干预方案。
8.本发明基于脑机接口系统的闭环脑功能强化训练的装置与方法能够高运动兼容性和空间分辨率地读取使用者的脑功能信号，并据此实时调节脑功能训练的干预强度，实现高效的脑功能发育或精神疾病治疗，并给予训练效果的评估和干预方案的优化。
9.本发明采用的技术方案如下：一、一种脑机接口系统，包括：探测模块，包括eeg探头和fnirs探头，fnirs探头主要由光源探头和探测器探头组成，探头与穿戴脑机接口系统的用户头皮接触；eeg探头和fnirs探头之间相距约1-1.5cm。
10.信号控制模块，用于驱动fnirs光源探头产生可调节亮度的频闪光。
11.信号采集模块，用于采集eeg探头和fnirs探测器探头获取的信号。
12.通信模块，用于将信号采集模块采集获得的信号进行模数转换，放大并高速传输至信号处理模块（通信模块采用有线或无线）。
13.信号处理模块，用于对信号进行滤波、存储处理，然后将处理后的信号由通信模块传输至上位机软件；并通过调节fnirs光源探头的电流控制fnirs光源探头的亮度；根据探测器中信号的强弱，在人体安全范围内调节fnirs光源探头的控制电流，控制fnirs光源探头的亮度。
14.上位机模块，用于对信号进行处理获取用户注意力集中情况的脑功能分析结果，所述处理包括伪迹去除、漂移校正、脑信号解析、eeg与fnirs信号融合、数据可视化。
15.供电模块，用于给脑机接口系统提供电源。
16.信号控制模块驱动fnirs光源探头产生频闪光，光经过颅骨、大脑皮层等组织后被fnirs探测器获取，获取的信号中携带有血氧浓度的变化信息；eeg探头直接探测神经元发放电的经颅电信号；信号采集模块采集eeg探头和fnirs探测器得到的信号，通信模块将信号采集模块采集的信号进行模数转换，放大并高速传输至信号处理模块；信号处理模块将信号进行滤波、存储处理后再次通过通信模块传输至上位机；上位机模块对fnirs信号和eeg信号进行处理：对于fnirs信号，首先使用移动标准差和样条插值法去除信号的运动伪迹，再经频
域滤波方法（低通滤波、高通滤波、带通滤波）去除心跳、呼吸等干扰的生理噪声和漂移，然后通过独立成分分析分离出有效信号；通过beer-lambert定律对有效信号进行计算，获取目标脑区的含氧血红蛋白与脱氧血红蛋白浓度的变化量，再通过血液动力学函数反推出脑激活水平，实现脑信号解析。
17.对于eeg信号，通过频域滤波去除漂移、筛选有效信号，然后通过独立成分分析算法去除有效信号的眼动干扰，利用小波变换进行特征提取得到神经元电传输信号，获取脑激活水平。
18.fnirs技术和eeg技术分别利用血氧浓度间接推算和直接测量神经元电传输信号的方式得到脑激活水平，两者分别具有高的空间和时间分辨率；将eeg与fnirs信号的脑激活水平进行多模态同步分析，得到两者信号融合后的脑激活水平，实现高时空分辨率的脑信号解析；最后对融合后的脑激活水平进行数据可视化得到脑激活水平图，并通过t检验对用户进行脑功能强化训练过程的脑激活水平图进行数据统计分析，判断用户的注意力是否集中。若右侧背外侧前额叶皮层的激活水平高于其他前额叶区域，则认为用户的注意力集中，反之则认为注意力不集中。
19.脑机接口系统还包括科研型设备和民用型设备；对于科研型设备：探测模块、供电模块、信号控制模块、信号采集模块、通信模块分开设置；探测模块还包括在头部穿戴的头套，按国际标准测量位点（国际10-20系统）在头套上打eeg探头孔和fnirs探头孔，fnirs探头孔位于相邻两个fnirs探头孔中间；每个探头孔中嵌装有安装探头的探头底座，探头穿过探头孔与头皮接触；fnirs探头和eeg探头分别通过插入探头底座置于fnirs探头孔和eeg探头孔中；fnirs探头和eeg探头呈十字型分布，fnirs光源探头和fnirs探测器探头分别设置于eeg探头孔的上下两侧和左右两侧；对于民用型设备：探测模块、供电模块、信号控制模块、信号采集模块、通信模块集成于同一电路集成板上；探测模块的fnirs探头和eeg探头呈十字型或三点一线的方式分布于集成板上，十字型分布为fnirs光源探头和fnirs探测器探头分别设置于eeg探头孔的上下两侧和左右两侧；三点一线分布为fnirs光源探头和fnirs探测器探头分别设置于eeg探头孔上下两侧或左右两侧。
20.所述科研型设备用于测量前额叶或全脑的脑信号；所述民用型设备通过头带固定集成板，用于检测脑部其中一个区域的脑信号。
21.所述脑机接口系统的上位机与脑功能强化训练系统连接，脑功能强化训练系统包括输入模块、显示模块和任务模块：输入模块，用于输入用户操作。
22.显示模块，用于向用户显示系统画面，系统画面包括多个跑道，角色在其中一个跑道上持续前进。
23.任务模块，包括不同难度的关卡，每个关卡均由感觉运动导航任务、判断运动导航任务、感知辨别目标任务组成。
24.感觉运动导航任务具体为：系统在任一跑道上随机生成不同水果，用户需控制画面中角色移动至目标水果出现的跑道，使角色触碰目标水果；当角色触碰到目标水果时，目标水果收集数加一，当角色触碰到错误水果时，错误水果收集数加一。
25.判断运动导航任务具体为：系统在多个跑道上生成不同阿拉伯数字，其中一个跑
道上的数字为目标数字，其余跑道上的数字为随机生成的干扰数字；用户需控制角色移动至目标数字出现的跑道，使角色触碰目标数字；当角色触碰到目标数字时，目标数字收集数加一，当角色触碰到错误数字时，错误数字收集数加一。
26.感知辨别目标任务具体为：在感觉运动导航任务和判断运动导航任务进行过程中，在显示画面任意位置随机出现不同颜色的动物，用户需在目标颜色的动物出现位置进行输入操作；在与目标颜色一致的动物出现位置接收到用户的输入操作时，正确动物收集数加一，在与目标颜色不一致的动物位置接收到用户的输入操作时，错误动物收集数加一，在与目标颜色不一致的动物位置未接收到用户的输入操作时，正确动物收集数加一。
27.所述任务模块中不同难度的关卡具体为：对于感觉运动导航任务：不同关卡的难度通过通道上干扰水果出现的概率控制，干扰水果为非目标水果；对于判断运动导航任务：在画面上方显示目标任务，不同关卡的目标任务不同，由易到难分别为：目标数字为画面上方出现的单个数字；目标数字为画面上方出现的单个数字的左边或右边数字；目标数字为画面上方出现的两个数字之间的数字；目标数字为将画面上方出现的两个数字加或减之后的数字；对于感知辨别目标任务：不同关卡的难度通过动物出现的概率控制。
28.二、基于上述脑机接口系统的闭环脑功能强化训练方法，包括以下步骤：步骤1）当使用科研型设备时，用户通过穿戴头套连接脑机接口系统，在头套上安装eeg探头和fnirs探头；当使用民用型设备时，用户通过穿戴上固定有集成板的头带连接脑机接口系统；步骤2）用户通过脑功能强化训练系统进行脑功能强化训练；步骤3）在脑功能强化训练过程中，脑机接口系统实时解析获取脑信号，并将用户注意力是否集中的脑功能分析结果实时传输至脑功能强化训练系统，脑功能强化训练系统根据脑功能分析结果实时调节脑功能强化训练的干预强度；步骤4）脑功能强化训练结束后，利用脑机接口系统，对整个训练过程中的注意力集中程度进行统计分析，并根据脑功能强化训练的评分结果调整后续训练的关卡难度。
29.所述步骤3中的调节脑功能强化训练的干预强度具体为：在脑功能强化训练过程中，当前关卡任务的正确率超过最大阈值但脑功能分析结果为注意力不集中时，按设定比例提高角色前进速度，以增加干预强度，调整频率为每10s调节一次；当前关卡任务的正确率超过最大阈值且注意力集中时保持角色前进速度，保持干预强度；当前关卡任务的正确率小于最小阈值但注意力集中时，按设定比例降低角色前进速度，以降低干预强度；当前关卡任务的正确率小于最小阈值且注意力不集中时，表示用户没有认真进行训练，系统暂停训练并提示用户休息，并显示继续训练按键，同时将分析结果传输至家长和医生的通讯设备；其中，正确率为目标水果或数字的收集数占目标水果或数字出现总数的比值。
30.所述步骤4）具体为，若用户注意力集中且评分结果达到阈值，则认为是高效干预，后续训练继续当前关卡的训练，但按设定比例提高角色前进速度。
31.若用户注意力集中但评分结果未达到阈值，则认为训练强度过大，后续训练继续
当前关卡，但按设定比例降低角色前进速度。
32.若用户注意力不集中但评分结果达到阈值，则认为干预强度不足，后续训练开启下一难度的关卡，进行更高强度的训练。
33.若用户注意力不集中且评分结果未达到阈值，则认为未认真进行脑功能强化训练，系统暂停训练，显示继续训练按键，并将结果传输至家长和医生的通讯设备。
34.所述评分结果是对整个脑功能强化训练过程中的所有任务完成情况进行评分，评分结果=（目标水果收集数-错误水果收集数）
×
第一加权值 （目标数字收集数-错误数字收集数）
×
第二加权值 （正确动物收集数-错误动物收集数）
×
第三加权值；第一加权值、第二加权值、第三加权值由系统设定。
35.基于脑机接口闭环脑功能强化训练能够实时调整脑干预强度，提高训练效率，并给予完整的干预效果评价和干预方案指导。脑机接口指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。当前，脑机接口主要利用侵入式脑电图技术，对被试具有较大的损伤，且可能因脑组织钙化而使其无效。本发明的非侵入脑机接口技术对人体几乎无损伤，更适应于普通人群。
36.非侵入脑机接口技术中，fmri技术空间分辨率高，在脑功能成像中的应用最为广泛，但由于伪影和依从性等原因，运动状态下的多动症神经机制研究无法借助fmri技术展开。非侵入eeg技术时间分辨率高，但空间分辨率有限，而fnirs技术是一种基于光学的非侵入脑成像技术，采用可穿过颅骨的近红外光作为入射光源，利用氧合血红蛋白（hbo2）与脱氧血红蛋白（hb）的光吸收系数不同这一性质，通过测量背向散射光中脑组织对不同波长光的吸收谱差异，即可通过数学方法得到大脑的血液动力学变化。而大脑血液动力学变化主要由神经活动导致，因此可以通过神经血管耦合规律反推目标区域的神经活动情况。fnirs技术具有无创、便携、成本低、设备和运动兼容性好等优势，适合几乎所有被试群体的长时间连续脑功能监测，能够弥补非侵入eeg技术空间分辨率不足的问题。非侵入eeg技术与fnirs技术的结合可以实时调节多任务数字干预的强度，实现对脑功能强化训练的闭环脑机接口控制。
37.本发明的有益效果是：1）本发明能够闭环的实时调节脑功能强化训练的干预强度，提高脑功能强化训练的干预效果，并能够根据用户的个体差异，调整干预方案，实现最高的干预效率。
38.2）非侵入eeg与fnirs相结合的脑机接口系统具有无创、准确、效率高、成本低、设备和运动兼容性好的优点，适用于几乎所有被试群体的长时间脑功能成像，能够用于用户的脑功能评估、精神疾病等领域。
39.3）本发明提出的闭环脑功能强化训练装置及方法可用于儿童的注意力提升等脑功能强化训练，也可以用于多动症等发育障碍、阿兹海默等神经退行性疾病、抑郁症等精神疾病的实时脑状态评估和疾病治疗，有望实现脑疾病患者的疾病诊断、危险状态预警和高效治疗。
附图说明
40.图1是基于脑机接口的科研型及民用型闭环脑功能强化训练示意图；（a）科研型设备，（b）民用型设备；
图2是非侵入eeg与fnirs结合的脑机接口系统；图3是民用型脑机接口设备示意图；图4是脑功能强化训练流程图；图5是脑功能强化训练示意图；图6是多动症闭环诊疗流程图；图7是多动症闭环诊疗示意图；图8是虚拟现实与脑机接口相结合的闭环脑功能强化训练。
41.其中，1、显示模块，2、输入模块，3、用户，4、头套，5、探头，6、集成模块，7、头带，8、fnirs光源，9、eeg探头，10、fnirs探测器，11、脑机接口设备，12、虚拟现实设备。
42.具体实施方式
43.下面结合附图和实施例对本发明做详细说明。
44.如图1所示为基于脑机接口系统的闭环脑功能强化训练示意图，其中（a）为科研型设备，1是显示模块，2是输入模块，3是用户，4是头套，5是探测模块。（b）为民用型设备，1是显示模块，3是用户，6是探测模块、信号控制与采集模块、无线通信模块等组成的集成模块。科研型设备包括分开设置的探测模块、供电模块、信号控制模块、信号采集模块、通信模块：用户在进行脑功能强化训练的同时，穿戴头套，然后头套中安装探头。光电信号经信号采集模块传输到信号处理模块，而后信号处理模块用于对脑功能信号（脑激活水平）进行处理后传输至上位机模块，上位机模块对脑信号进行解析后传输至脑功能强化训练系统，根据分析结果实时调整训练系统的干预强度，并优化干预方案。民用型设备包括集成于同一电路集成板上的探测模块、供电模块、信号控制模块、信号采集模块、通信模块；用户使用输入、输出集成的脑功能强化训练设备（如手机、平板电脑等），同时头戴集成模块进行脑信号采集，脑功能信号无线传输到信号处理模块进行处理与解析，最后传输到脑功能强化训练系统中，调整干预强度，并优化干预方案。
45.如图2所示为脑机接口系统的详细组成。头套采用遮光材料、支撑材料、吸汗布料组成的复合结构，其上按国际标准测量位点（国际10-20系统）打eeg探头孔，在两eeg探头孔中间位置约1-1.5cm处打fnirs探头孔。头套的探头孔中放置探头底座，探头插入探头底座中直接接触头皮。eeg探头和fnirs探头孔均采用弹性结构，eeg探头置于eeg探头孔中，fnirs探头分为光源探头和探测器探头两种，分别放在eeg探头不同侧的fnirs探头孔，使eeg探头位于fnirs探头的光源和探测器之间，同时两个eeg探头中心共用一个fnirs探头的光源或探测器。eeg探头和fnirs探头也可以根据测量区域灵活调节，图2所示为前额叶的探头分布。
46.fnirs光源由信号控制模块驱动，发出光强、频率稳定的频闪光，光经过颅骨、大脑皮层等组织后，被fnirs探测器获取，其中携带了血氧浓度对双波长近红外光的吸收信息，光电信号被采集后，经过放大、模数转换和去噪等处理后，由beer-lambert定律计算出血氧浓度变化量，进而推算出测量区域的脑激活水平。eeg探头则直接探测神经元发放电的经颅电信号。这些信号传输到上位机后经过伪迹去除、漂移校正、信号融合、脑信号解析、统计分析等，最后可视化显示给用户。
47.图3展示的是民用型脑机接口设备示意图。6是集成模块，7是头带，8是fnirs光源，9是eeg探头，10是fnirs探测器。集成模块包括了信号控制、信号采集、无线通信、电池等部分，用于便携的采集脑功能信息。该设备采集的信号会被传输到处理模块，而后控制脑功能强化训练系统。
48.图4为脑功能强化训练的流程图。用户注册后首先进行教学模式，然后可以设置喜欢的角色与载具等，之后便可以开始训练。训练分为感觉运动任务和判断运动任务，期间会随机出现感知辨别目标任务，强化训练的干预强度会随着任务完成的准确率而自适应调节。完成后会对本次训练进行评分，根据评分和脑机接口数据进行方案优化。每次完成训练都可以获得奖励，用于解锁新的道具。
49.图5是脑功能强化训练示意图。感觉运动任务是通过左右移动角色收集目标，难度越大的关卡干扰越多，判断运动任务是根据提示选择目标赛道，难度越大的关卡提示越复杂，感知辨别目标任务需要点击移动的正确目标，屏蔽错误目标的干扰。角色的移动速度代表干预强度，任务的完成率和准确率显示在右上角。
50.图6是多动症闭环诊疗流程图。首先利用脑机接口系统和深度学习技术实现多动症的自动诊断。然后以脑功能强化训练为数字药物进行多动症治疗，同时脑机接口系统实时调节脑功能强化训练的干预强度，并记录用户的治疗过程。治疗完成后利用脑功能强化训练的结果和脑功能成像数据对治疗效果进行评估。
51.图7是多动症闭环诊疗示意图。用户穿戴脑机接口设备，实时调节脑功能强化训练的干预强度，促进脑功能发育，实现多动症治疗。
52.图8是虚拟现实与脑机接口相结合的闭环脑功能强化训练。利用虚拟现实设备进行脑功能强化训练，利用脑机接口设备进行干预强度调整和方案优化。也可以用于进行极端情况下用户的脑功能成像，如交通事故时用户的反应等。
53.实施例1本实例应用于多动症的闭环诊疗。
54.闭环多动症数字药物诊疗方案首先利用非侵入脑机接口系统对用户进行脑功能成像，读取相关脑区的激活程度，通过患者脑功能成像与健康对照组数据的对比，实现多动症诊断。在采集了大量患者和健康对照组的脑功能成像结果后，构建卷积神经网络算法，利用脑功能成像结果进行训练和优化，实现多动症的自动诊断。
55.然后利用脑机接口系统实时读取用户在进行脑功能强化训练过程中的脑功能信息，检测用户的注意控制能力，结合用户操作准确率，判断该干预系统对用户的有效程度，并实时调整干预强度，实现最佳干预效率的多动症治疗。最后，再次利用脑机接口系统进行脑功能成像，优化治疗方案，如图6所示。具体方案为：用户首先在计算机或平板电脑或手机中安装实现脑功能强化训练系统功能的干预程序和功能性近红外光谱成像（fnirs）、脑电图（eeg）的脑成像数据采集程序，并穿戴非侵入脑机接口设备。穿戴完成后，输入账号、密码和使用者的年龄、性别信息。然后进入教学模式，学习干预系统的基本操作和使用方式。完成教学模式后设置好喜欢的水果和颜色，打开脑功能成像设备，用户即可开始干预程序的第一关，如图7所示。其中包括感觉运动导航任务和判断运动导航任务，两者交替出现，期间感知辨别目标任务随机出现。用户控制角色通过左右键或滑动屏幕或重力感应切换跑道，收集预设的目标水果；或控制角色根据题目
（如：收集5、收集3与6之间的数字等）选择目标跑道，如果没有满足条件的跑道，则选择空跑道。同时屏蔽错误目标干扰任务会随机出现，用户需要在完成感觉运动导航任务或感知辨别目标任务的同时点击移动目标（小捣蛋），而不能点击错误颜色的移动目标。在整个干预过程中，依据成像设备的脑功能数据和阶梯算法实时调整速度，正确较多且注意力下降则提高速度，错误较多且注意力上升则降低速度，注意力上升且正确较多则保持难度，注意力下降且错误较多则暂停训练让用户休息。使用户以在具有挑战性但也可以接受的预定难度水平上实现一致的最佳挑战。
56.关卡结束后，对用户在本关卡的表现进行评分（评分项包括收集的水果数量、正确点击的小捣蛋数量（错误小捣蛋不点击为正确）和回答正确的题目数量），得分超过及格值则开启新关卡供用户使用（难度更高），否则用户将只能使用本关卡，保证较高的治疗效率。
57.用户每天只有五点体力值，只能进行五次关卡训练，用时约20分钟，防止用户沉迷。一般以四周为一个周期，用户每周使用多任务数字干预系统五次（一般周一至周五），四周后对依据脑功能成像数据对干预系统的治疗效果进行评估，判断是否具有治疗效果、是否需要进一步治疗。
58.非侵入脑机接口系统可以在多动症患者进行治疗过程中进行连续的脑功能成像，实时读取用户在完成感觉运动导航任务、判断运动导航任务和感知辨别目标任务时的脑信息。从而量化模型驱动的脑状态分析，结合脑功能信息和阶梯算法实时控制干预强度，控制给药时间和药剂量，实现更高效、更准确的多动症治疗。同时，依据不同多动症症状、患病程度与脑信号之间的关联，建立精准的自适应给药模型和个性化干预量化模型，构建闭环的治疗模型。
59.实施例2本实例应用于儿童的注意力提升训练。
60.本实例采用的基于脑机接口的闭环脑功能强化训练系统与实施例1基本相同，只是该实例利用虚拟现实技术进行脑功能训练。虚拟现实设备12与脑机接口设备11集成为一体，脑机接口系统对前额叶血氧浓度进行检测，如图8所示。
61.将虚拟现实与脑机接口系统的集成设备穿戴在用户眼睛和前额位置，利用头带固定。脑功能强化训练系统运行脑功能强化训练程序，显示在虚拟现实设备。相比于普通显示器，虚拟现实设备可以给用户沉浸式的体验，更具有吸引力，训练效果更好。用户利用虚拟现实设备配置的方向盘控制切换跑道。脑功能强化训练同样包括感觉运动任务、判断运动任务、感知辨别目标任务。只是初始干预强度设置在较低的范围，任务完成准确率高时逐步提高干预强度。
62.脑机接口系统同样集成了探头、电池、信号控制与采集模块、无线通信模块，包含多个通道，用于实时采集前额叶的脑功能数据。数据经模数转换、放大后由通信模块传输到信号处理模块。信号处理模块对信号进行滤波、存储等处理，再将信号传输至上位机软件。上位机软件进一步进行伪迹去除、漂移校正、脑信号解析、eeg与fnirs信号融合、数据可视化等信号处理。脑功能信号传输到脑功能强化训练系统中，实时调节强化训练的干预强度。脑功能强化训练系统控制虚拟现实设备的显示。同时实现脑功能强化效果的评估和治疗方案的优化。
63.虚拟现实与脑机接口相结合的闭环脑功能强化训练系统具有准确、高效等优点，
可用于儿童的注意力提升等脑功能强化训练，也可以用于进行极端情况下用户的脑功能成像，如交通事故时用户的反应等。