一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法转让专利

申请号 : CN202211442674.8

文献号 : CN115634356B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 王鹏云李娟

申请人 : 中国科学院心理研究所

摘要 :

本发明公开了一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法,该系统及方法中,可以先在清醒状态下学习“A——线索一”的组合以及“线索二——B”的组合,然后在深度睡眠中呈现线索一和线索二的配对,从而实现将A和B在深度睡眠中绑定;A和B可以是事件、物体,甚至是情绪、社会态度等高级语义信息,从而形成了普适性的记忆植入和编辑工具,可以实现深度睡眠中的高级语义信息植入和记忆编辑。

权利要求 :

1.一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统,其特征在于,该系统包括睡眠阶段监测器(1),其用于实时监测睡眠阶段;

睡眠脑电波实时相位监测器(2),其用于监测实时睡眠脑电波的相位信息;

感官刺激器(3),其用于提供感官刺激;

处理器(4),其与睡眠阶段监测器(1)、睡眠脑电波实时相位监测器(2)和感官刺激器(3)相连,并通过控制感官刺激器(3)来执行信息植入和记忆编辑工作;

所述感官刺激器(3)用于在使用对象清醒时提供学习记忆内容,还用于在使用对象睡眠时提供诱发记忆的线索;

所述学习记忆内容包括两种并列的组合:A和线索一的组合,B和线索二的组合;所述A和B都是高级语义信息;

所述诱发记忆的线索包括线索一和线索二的配对耦合;

所述处理器(4)包括线索配对耦合模块(42),所述线索配对耦合模块(42)与感官刺激器(3)相连,其用于设置、存储及向感官刺激器(3)中输入时间信息;

所述时间信息包括线索组内两个线索每次的各自持续/呈现时间、线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长、相邻两个线索组之间的间隔时长;

所述线索组是指形成配对耦合的两个线索;

所述线索一和线索二每次的各自刺激时间为500‑3000毫秒;

线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长为0‑2000毫秒;

相邻两个线索组之间的时间间隔为8000毫秒以上;

所述处理器(4)包括线索投放时程控制模块(43),所述线索投放时程控制模块(43)与睡眠脑电波实时相位监测器(2)和感官刺激器(3)相连,根据睡眠脑电波的相位信息确定诱发记忆的线索的投放时机;

所述线索投放时程控制模块(43)控制所述诱发记忆的线索中的第一个线索在睡眠慢波的上升阶段投放。

2.根据权利要求1所述的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统,其特征在于,所述处理器(4)包括感官刺激模块(41),所述感官刺激模块(41)与感官刺激器(3)相连,其用于设置、存储和向感官刺激器(3)中输入线索刺激的参数;

所述线索刺激包括声音、气味、光、运动、触觉信息、温度感受信息、电、磁场;

当所述线索刺激是声音时,对应的线索刺激的参数包括声音大小、声音频率、声音内容、持续时间、音色;

当所述线索刺激是气味时,对应的线索刺激的参数包括产生气味的物质的成分、各成分的比例、气味的投送方式、投送气味时的环境温度、投送气味时的环境湿度、投送气味时的环境风速;

当所述线索刺激是光时,对应的线索刺激的参数包括光的频率、强度、呈现时间点、呈现时长、呈现形式;

当所述线索刺激是运动时,对应的线索刺激的参数包括运动的方向、加速度、速度、时长;

当所述线索刺激是触觉信息时,对应的线索刺激的参数包括所施加触觉信息的压力强度、刺激频率、刺激形式;

当所述线索刺激是电时,对应的线索刺激的参数包括电的电压、电流,刺激形式,刺激时间、频率、部位;

当所述线索刺激是磁场时,对应的线索刺激的参数包括磁场的强度、形式、刺激时间、刺激部位。

3.一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的方法,其特征在于,该方法通过权利要求

1‑2之一所述的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统实现。

4.根据权利要求3所述的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:步骤1,在使用对象清醒时通过感官刺激器(3)提供学习记忆内容;所述学习记忆内容包括两个并列的组合:A和线索一的组合,B和线索二的组合;

步骤2,在使用对象睡眠时,通过感官刺激器(3)提供诱发记忆的线索;所述诱发记忆的线索包括线索一和线索二的配对耦合。

说明书 :

一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及睡眠和记忆相关研究,具体涉及一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法。

背景技术

[0002] 在人类的睡眠过程中,进行高级语义信息的植入和记忆编辑,是千百年来人类梦寐以求的技术,但也是迄今为止人类从未真正实现的科学难题。因为大量研究发现,人们在深度睡眠中是无法加工和学习高级语义信息进行的,从而也就无法形成新的记忆(记忆植入),也无法进一步对记忆进行修改(记忆编辑)。
[0003] 关于“在睡眠中学习新信息”,最直接的理解和给人们呈现的场景就是学习言语性陈述性信息,比如通过播放单词录音的方式来学习新的英语单词。这个方面,在上个世纪初的研究中就开始出现了积极结果。但是到了20世纪50年代,这些结果在实验方案、统计学上受到了批评,最重要的是,在学习的时候被试者是否真的处于“睡着”的状态方面受到了质疑。后期的研究使用脑电图分析表明,在睡眠中学习信息的能力与脑电图中α节律呈现的时刻存在相关,就是说,这些“学习”发生的时刻,其实被试并没有睡着,如果这些单词的声音信息出现在睡眠的第二阶段及REM睡眠期间,那就无法成功学习。
[0004] 后续很多研究发现,成年人类在睡眠中对新的言语信息的记忆(陈述性记忆)基本上是不行的。特别是在睡眠中学习两个高级语义概念的联结,也就是两个概念之间形成绑定,这种海马依赖的学习,在睡眠中是非常困难的。尽管在非常早的时候就引起科学家的关注,但以往研究基本都没能实现。
[0005] 然而最新的一些高影响力研究成果为这一目标的实现提供了基础。
[0006] 一方面,美国西北大学的Paller研究组发现在深度睡眠阶段呈现与先前学习内容相关联的声音线索,会强化相关记忆。气味线索也有类似的作用。Hu等人发现利用这个原理可以改变社会偏见。这种现象被称作目标记忆再激活(targ et memory reactivation)。
[0007] TMR技术的发现和后续的发展,无疑是睡眠依赖的记忆巩固相关研究领域的一个重要里程碑,特别是利用TMR技术,在无意识的睡眠状态中对记忆进行“改造”:增强或者削弱。这实现了人类在睡眠中对记忆的主动操控,可以达到很多在意识状态下达不到,或者不方便达到的效果。
[0008] 但是这些利用TMR技术的研究都是基于这样一个基本事实:只是对被试睡觉前已经存在于脑海中的记忆进行“改造”(增强或者消退),被试并没有在睡眠中学会任何新信息。这离在“在睡眠中进行新信息植入和记忆编辑”这样一个初衷还是有很大差距。
[0009] 另一方面,近年的研究发现,在深度睡眠中可以学习声音和气味之间简单关联(类似条件反射式的关系,无高级语义信息),睡醒后,这种关联仍然能保持。人们在闻到香味时,会不自觉的增加呼吸量,闻到臭味时,会不自觉的减少呼吸量。基于这种现象,Arzi等人在被试者的深度睡眠阶段给被试者呈现“高频纯音‑香味”的组合,以及“低频纯音‑臭味”的组合,多次呈现后,研究者发现如果在被试深度睡眠期间单独呈现高频音,被试会增加呼吸量,单独呈现低频音,被试会减少呼吸量。这说明在深度睡眠期间被试学会了这种纯音和气味的组合。更有趣的是,当被试醒来后,再给他们呈现高频纯音,被试也不自觉的加深了呼吸,呈现低频纯音,被试不自觉的减少了呼吸,这说明在深度睡眠下学会的纯音和气味的组合关系,在被试醒来后仍然存在。随后,Arzi等人发现深度睡眠中让试图戒烟的受试者闻烟味和臭味气体的配对,结果发现受试者醒来后的吸烟行为减少了。这两些相关研究是世界上首次直接的证据证明深度睡眠期间可以形成新的信息(海马依赖的配对儿信息学习,在这里是声音‑气味,以及气味‑气味的组合)。
[0010] 但是这种新学习的信息是一种经典条件反射式的反应联结,缺乏高级的语义信息。无法实现包含真正有意义的记忆(高级语义信息)的植入和编辑。因此,找到一种通用型的在深度睡眠中进行高级语义信息编辑和植入的方法,就成为亟待解决的问题。
[0011] 基于此,本发明人对睡眠中记忆编辑技术做了进一步的深入研究,以期待设计出一种新的真正实现睡眠中高级语义信息编辑和植入的系统及方法,从而能够实现在深度睡眠中将事件、物体、甚至情绪、社会态度等高级语义信息彼此绑定,形成普适性的记忆植入和编辑系统及方法。

发明内容

[0012] 为了克服上述问题,本发明人进行了锐意研究,设计出一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法,该系统及方法中,可以先在清醒状态下学习“A——线索一”的组合以及“线索二——B”的组合,然后在深度睡眠中呈现线索一和线索二的配对,从而实现将A和B在深度睡眠中绑定;A和B可以是事件、物体,甚至是情绪、社会态度等高级语义信息,从而形成了普适性的记忆植入和编辑工具,可以实现深度睡眠中的高级语义信息植入,从而完成本发明。
[0013] 具体来说,本发明的目的在于提供一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统,该系统包括:
[0014] 睡眠阶段监测器1,其用于实时监测睡眠阶段;
[0015] 睡眠脑电波实时相位监测器2,其用于监测实时睡眠脑电波的相位信息;
[0016] 感官刺激器3,其用于提供感官刺激;
[0017] 处理器4,其与睡眠阶段监测器1、睡眠脑电波实时相位监测器2和感官刺激器3相连,并通过控制感官刺激器3来执行信息植入和记忆编辑工作。
[0018] 其中,所述感官刺激器3用于在使用对象清醒时提供学习记忆内容,还用于在使用对象睡眠时提供诱发记忆的线索;
[0019] 所述学习记忆内容包括两个并列的组合,即为A和线索一的组合,B和线索二的组合;
[0020] 所述诱发记忆的线索包括线索一和线索二的配对耦合。
[0021] 其中,所述处理器4包括感官刺激模块41,
[0022] 所述感官刺激模块41与感官刺激器3相连,其用于设置、存储和向感官刺激器3中输入线索刺激的参数;
[0023] 优选地,所述线索刺激包括声音、气味、光、运动、触觉信息、温度感受信息、电、磁场;
[0024] 当所述线索刺激是声音时,对应的线索刺激的参数包括声音大小、声音频率、声音内容、持续时间、音色;
[0025] 当所述线索刺激是气味时,对应的线索刺激的参数包括产生气味的物质的成分、各成分的比例、气味的投送方式、投送气味时的环境温度、投送气味时的环境湿度、投送气味时的环境风速;
[0026] 当所述线索刺激是光时,对应的线索刺激的参数包括光的频率、强度、呈现时间点、呈现时长、呈现形式;
[0027] 当所述线索刺激是运动时,对应的线索刺激的参数包括运动的方向、加速度、速度、时长;
[0028] 当所述线索刺激是触觉信息时,对应的线索刺激的参数包括所施加触觉信息的压力强度、刺激频率、刺激形式;
[0029] 当所述线索刺激是电时,对应的线索刺激的参数包括电的电压、电流,刺激形式,刺激时间、频率、部位;
[0030] 当所述线索刺激是磁场时,对应的线索刺激的参数包括磁场的强度、形式、刺激时间、刺激部位。
[0031] 所述处理器4包括线索配对耦合模块42,
[0032] 所述线索配对耦合模块42与感官刺激器3相连,其用于设置、存储及向感官刺激器3中输入时间信息;
[0033] 所述时间信息包括线索组内两个线索每次的各自持续/呈现时间、线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长、相邻两个线索组之间的间隔时长;
[0034] 所述线索组是指形成配对耦合的两个线索。
[0035] 其中,所述线索一和线索二每次的各自刺激时间为500‑3000毫秒;
[0036] 线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长为0‑2000毫秒;
[0037] 相邻两个线索组之间的时间间隔为8000毫秒以上。
[0038] 其中,所述处理器4包括线索投放时程控制模块43,
[0039] 所述线索投放时程控制模块43与睡眠脑电波实时相位监测器2和感官刺激器3相连,根据睡眠脑电波的相位信息确定诱发记忆的线索的投放时机。
[0040] 其中,所述线索投放时程控制模块43控制所述诱发记忆的线索中的第一个线索在睡眠慢波的上升阶段投放。
[0041] 本申请还提供一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的方法,该方法通过上文所述的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统实现。
[0042] 其中,该方法包括如下步骤:
[0043] 步骤1,在使用对象清醒时通过感官刺激器3提供学习记忆内容;所述学习记忆内容包括两个并列的组合,即为A和线索一的组合,B和线索二的组合;
[0044] 步骤2,在使用对象睡眠时,通过感官刺激器3提供诱发记忆的线索;所述诱发记忆的线索包括线索一和线索二的配对耦合。
[0045] 本发明所具有的有益效果包括:
[0046] (1)根据本发明提供的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法是能够进行普适性的记忆植入和编辑,能够实现深度睡眠中的高级语义信息植入;
[0047] (2)根据本发明提供的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法中通过将两个独立的线索配对、耦合,从而诱发两个线索相对应的两个单独记忆之间形成新的联结,从而形成新的植入概念;
[0048] (3)根据本发明提供的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法中通过设定具体的两个线索的间隔时长、强度以及配对耦合的线索组之间的时间间隔来提高记忆植入的效果和效率;
[0049] (4)根据本发明提供的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统及方法中通过设定具体的线索投放时机来提高记忆植入的效果和效率。

附图说明

[0050] 图1示出根据本发明一种优选实施方式的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统的整体逻辑图;
[0051] 图2示出本发明实施例中学习记忆内容和绑定关系对应示意图;
[0052] 图3示出本发明实施例中内隐联系测验示意图;
[0053] 图4示出本发明实施例中睡眠前后对猫和狗的态度改变示意图;
[0054] 图5示出本发明对比例1中睡眠前后对猫和狗的态度改变示意图;
[0055] 图6示出本发明对比例2中睡眠前后对猫和狗的态度改变示意图。
[0056]  附图标记说明
[0057] 1‑睡眠阶段监测器
[0058] 2‑睡眠脑电波实时相位监测器
[0059] 3‑感官刺激器
[0060] 4‑处理器
[0061] 41‑感官刺激模块
[0062] 42‑线索配对耦合模块
[0063] 43‑投放时程控制模块

具体实施方式

[0064] 下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明,本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0065] 在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
[0066] 根据本发明提供的一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统,如图1中所示,该系统包括睡眠阶段监测器1、睡眠脑电波实时相位监测器2、感官刺激器3和处理器4;
[0067] 其中,所述睡眠阶段监测器1用于实时监测睡眠阶段,进行睡眠分期。根据睡眠特征,所述睡眠分期分为清醒期、非快速动眼睡眠1期、非快速动眼睡眠2期、非快速动眼睡眠3/4期、快速动眼睡眠期5个阶段。本申请中通过设置所述睡眠阶段监测器来监测睡眠分期,一方面能够确定受试者在睡眠状态进行记忆编辑,即确保在睡眠中这种无意识状态下进行记忆操控/编辑;假如受试者在睡眠中因为自身因素(例如病痛或者睡眠呼吸暂停)或者外部因素(例如外界噪音)而醒来,睡眠阶段监测器可以实时探测到受试者醒来了,从而停止后续的线索刺激的发放。另一方面,大量研究发现不同的记忆类型是在睡眠的不同阶段进行睡眠巩固的。例如陈述性记忆(比如记得某天发生什么事情,又如,背诵英语单词)是在非快速动眼睡眠阶段进行巩固;而程序性记忆(例如学骑自行车、弹钢琴等技能)是在快速动眼睡眠阶段进行巩固的。因此,在睡眠中进行信息植入和记忆编辑,也需要根据记忆的不同类型在相应的睡眠阶段进行刺激的发放和相关操作。
[0068] 所述睡眠脑电波实时相位监测器2用于监测实时睡眠脑电波的相位信息;
[0069] 所述感官刺激器3用于提供感官刺激;所述感官刺激器3包括呈现设备,如电脑显示屏、书本、音响设备、技能学习设备(例如钢琴等)等,能够用于学习记忆内容的呈现;该感官刺激器3还包括刺激设备,如音响、气味剂、光(或激光)刺激器、运动控制器、振动器、摇动器、按压/轻抚等触觉刺激器、电刺激器、磁场刺激器等,用来产生刺激线索。
[0070] 所述处理器4与睡眠阶段监测器1、睡眠脑电波实时相位监测器2和感官刺激器3相连,彼此之间能够交互传递信息,该处理器还能够通过控制感官刺激器3来执行信息植入和记忆编辑工作。
[0071] 在一个优选的实施方式中,所述感官刺激器3用于在使用对象清醒时提供学习记忆内容,还用于在使用对象睡眠时提供诱发记忆的线索;
[0072] 所述学习记忆内容包括两种并列的组合,即为A和线索一的组合,B和线索二的组合;
[0073] 所述诱发记忆的线索包括线索一和线索二的配对耦合。
[0074] 本申请中,所述A和B都是高级语义信息,可以具体为事件、物体、情绪或者社会态度等,所述A和线索一的组合是指将A和线索一形成一个配对,建立一种记忆关联,从而使得在给使用者呈现线索一时,会自动的激活使用者关于A的记忆。形成组合的方式,可以为同时为使用者提供A的信息和线索一的刺激,也可以类似条件反射形成式的先后呈现线索一和A。比如A为某种事物,例如动物“狗”,线索一为玫瑰花香,则所述感官刺激器3提供的一种学习记忆内容为同时提供狗的图片和玫瑰花香。所述A和B还可以是某个或者某类事件,比如地震、暴力等应激事件,例如地震或者暴力场景的图片、声音、视频片段等。
[0075] 所述A和B还可以是情绪相关的,如积极情绪和消极情绪,积极情绪通过例如积极、美好的场景图片进行体现,根据具体使用对象的喜好提供优美的风景图片、建筑图片、人文图片等,或者通过金钱的奖赏来使得使用对象获得积极情绪,即预先告知使用对象,如果看到某种特定图片,稍后就会给他一定金钱奖励;消极情绪通过例如不愉快气味进行体现,通过给使用者施加一个伦理范围内的感觉不愉快的气味刺激来使得使用者获得消极情绪,或者给出使用者讨厌的场景图片,如垃圾堆图片,破败的废墟图片等等能够产生消极、负面情绪的图片。
[0076] 需要强调的是,在实际应用过程中,所述A和B可以同时对应多种高级语义,相应地线索一和线索二也对应多种刺激,即同时对多个记忆进行编辑。
[0077] 所述每种学习记忆内容所需要的施加时间/次数需要根据学习的效果来确定,目标是给使用者呈现线索一或二的时候,使用者脑海中可以快速的、自动化的产生所述的A或者B。比如,若线索一是玫瑰花香,A是事物狗,学习成功的条件是,使用者闻到玫瑰花香时,意识中马上自动化的出现了刚才学习的狗的相关概念或者画面。可以停止施加学习记忆内容的判断条件/判断方法,也需要根据使用需求灵活设定,比如可以利用语义启动范式(priming),如果使用者闻到玫瑰花香的气味后,可以启动狗的语义概念,表现为对后续狗的语义加工显著变快了。这就说明线索一和A成功形成了语义上的联结,就可以停止施加学习记忆了。
[0078] 在该提供学习记忆内容的过程中,两个并列的组合之间原则上没有前后顺序的关系,但是两者之间的间隔时间需要在不影响记忆的情况下尽可能的长,以免引起两个并列组合内容之间的混淆。比较理想的时间间隔是,一天内的上午学习一个组合,下午学习一个组合,晚上睡觉时进行记忆编辑或者信息植入操作。
[0079] 在一个优选的实施方式中,所述处理器4包括感官刺激模块41,所述感官刺激模块41与感官刺激器3相连,彼此能够实时传递信息,所述感官刺激模块41用于设置线索刺激的参数、存储线索刺激的参数和向感官刺激器3中输入线索刺激的参数。
[0080] 所述线索刺激的参数是指线索一和线索二的参数,包括学习记忆内容时线索一和线索二的参数,也包括提供诱发记忆的线索时线索一和线索二的参数。另外,学习记忆内容时的参数和提供诱发记忆的线索时的参数彼此独立设置,两者一般是相同的,但也允许不同。
[0081] 优选地,所述线索刺激包括声音、气味、光、运动、触觉信息、温度感受信息、电、磁场等;
[0082] 当所述线索刺激是声音时,对应的线索刺激的参数包括声音大小、声音频率、声音内容、持续时间、音色等;
[0083] 当所述线索刺激是气味时,对应的线索刺激的参数包括产生气味的物质的成分、各成分的比例、气味的投送方式、投送气味时的环境温度、投送气味时的环境湿度、投送气味时的环境风速等;
[0084] 当所述述线索刺激是光时,对应的线索刺激的参数包括光的频率、强度、呈现时间点、呈现时长、呈现形式等;
[0085] 当所述线索刺激是运动时,对应的线索刺激的参数包括运动的方向、加速度、速度、时长;所述运动是指用某种外力,让人体某个部位或者整个身体产生运动,比如对手部进行晃动。
[0086] 当所述线索刺激是触觉信息时,对应的线索刺激的参数包括所施加触觉信息的压力强度、刺激频率、刺激形式(比如振动、按压、抚摸等);触觉信息是指利用设备,对人体的某个部位或整体身体进行触觉刺激,比如利用手环对手腕进行振动刺激。
[0087] 当所述线索刺激是电时,对应的线索刺激的参数包括电的电压、电流,刺激形式(比如直流,交流的波形、频率等),刺激时间、频率、部位;
[0088] 当所述线索刺激是磁场时,对应的线索刺激的参数包括磁场的强度、形式、刺激时间、刺激部位。
[0089] 在一个优选的实施方式中,所述处理器4包括线索配对耦合模块42,其用于对两个独立的线索做配对、耦合,从而诱发两个线索相对应的两个单独记忆之间形成新的联结,以此在使用对象的潜意识中形成一个新的概念。
[0090] 所述线索配对耦合模块42与感官刺激器3相连,其用于设置、存储和向感官刺激器3中输入时间信息;所述时间信息包括线索组内两个线索每次的各自持续/呈现时间、线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长、相邻两个线索组之间的间隔时长。所述线索组是指形成配对耦合的两个线索,即线索一和线索二的组合。
[0091] 所述线索一和线索二每次的各自刺激时间为500‑3000毫秒;可以根据线索的刺激类型进行调整,比如气味线索可以呈现的时间长一些,例如1000‑3000毫秒。
[0092] 线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长为0‑2000毫秒;可以根据线索的刺激类型进行调整,优选地,该间隔时长取0,即没有间隔时长。当线索一和线索二属于同一种刺激时,该间隔时长取0比较容易操作,当线索一和线索二属于不同种类的刺激时,难以做到间隔时长为0,将该间隔时长控制在2000毫秒以内,即可形成有效的线索组。
[0093] 相邻两个线索组之间的时间间隔为8000毫秒以上,但也不能过长,避免线索组内两个线索的关联性降低,可以根据线索的刺激类型进行调整。在一个优选的实施方式中,所述处理器4包括线索投放时程控制模块43,所述线索投放时程控制模块43与睡眠脑电波实时相位监测器2和感官刺激器3相连,根据睡眠脑电波的相位信息确定诱发记忆的线索的投放时机,该投放时机对于信息植入和记忆编辑的最终结果影响较大,不同的投放时机,对应的最终结果完全不同。
[0094] 优选地,所述线索投放时程控制模块43控制所述诱发记忆的线索中的第一个线索在使用对象睡眠慢波的上升阶段投放。
[0095] 本发明还提供一种在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的方法,该方法通过上文所述的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的系统实现。
[0096] 优选地,该方法包括如下步骤:
[0097] 步骤1,在使用对象清醒时通过感官刺激器3提供学习记忆内容;所述学习记忆内容包括两个并列的组合,即为A和线索一的组合,B和线索二的组合;
[0098] 步骤2,在使用对象睡眠时,通过感官刺激器3提供诱发记忆的线索;所述诱发记忆的线索包括线索一和线索二的配对耦合。
[0099] 进一步优选地,所述步骤1中,持续提供学习记忆内容,直至使用者成功形成A和线索一的组合,以及B和线索二的组合。当成功形成A和线索一的组合,以及B和线索二的组合时,即可认为步骤1已经执行完毕,能够进一步执行步骤2。
[0100] 在所述步骤2中,所述线索一和线索二每次的各自刺激时间为500‑3000毫秒;线索组内的线索一和线索二配对耦合的间隔时长为0‑2000毫秒,优选为0毫秒,即无间隔;相邻两个线索组之间的时间间隔为8000毫秒以上。
[0101] 在所述步骤2中,所述诱发记忆的线索的强度根据使用者的体质决定,其强度要使得使用者能在安静/清醒情况下清楚的感受到,但其强度还要确保不会将使用者从睡眠状态中刺激醒。
[0102] 经过多次的线索组呈现后,若使用者在清醒后,表现出A和B之间出现了更强的语义关联,即可认为步骤2已经成功执行完毕,使用者已经被植入信,完成记忆编辑。
[0103] 例如,若A是事物“狗”,B是“金钱”代表的奖赏,线索一是玫瑰花的气味,线索二是声音“滴”。在步骤1中,分别学习玫瑰花和狗的配对,以及声音“滴”和奖赏的语义配对。判断学习成功的检验方法可以“语义启动范式”,即,当使用者闻到玫瑰花的气味时,就能够对狗的语义概念进行更快的加工;当使用者听到“滴”的声音时,能够感受到更愉悦(奖赏相关),此时说明步骤1已经成功完成。然后使用者在睡眠中进行步骤2,配对呈现玫瑰花气味和声音“滴”,多次呈现,当使用者醒来后进行测验,比如利用“语义启动范式”测验,若使用者对狗的态度(内隐态度)表现的比睡觉前更偏正性(更喜欢),则说明步骤2成功实施,使用者成功的被执行了对狗的记忆编辑(变的更喜欢狗了)。
[0104] 实施例:
[0105] 目的:利用本申请提供的在睡眠中进行信息植入和记忆编辑的方法,在睡眠中对使用对象进行记忆编辑,把猫的概念和奖赏建立联系,从而提高使用对象对猫的正性态度,即,睡醒后变得更喜欢猫了。
[0106] 参与研究的使用对象信息:由于睡眠实验在睡眠过程中会出现睡眠中断,或者无法进入深度睡眠,或者时间太短,无法呈现声音刺激等情况,所以使用对象需要约50%的冗余。本实验招募健康年轻人106名作为使用对象,年龄19‑23岁,平均21.3岁。男性53人,女性53人。均自述无睡眠障碍。
[0107] 步骤1,统计全部使用对象对猫和狗的基线态度;
[0108] 采用内隐联想测验(implicit association test,IAT)来检测使用者对猫和狗的基线态度。
[0109] IAT测验的过程:屏幕中央同时呈现两种类型的材料,如图3中所示,类型一材料为猫的图片或者狗的图片或者一个词汇,该词汇是正性词或者负性词,所述正性词包括“可爱,乖巧,友好,欢乐”,所述负性词包括“讨厌,凶恶,肮脏,烦恼”。
[0110] 类型二材料为分别位于屏幕两侧的描述文字,主要有两种情况,第一种情况包括位于屏幕左侧的“正性词”和“狗”的组合,位于屏幕右侧的“负性词”和“猫”的组合;第二种情况包括位于屏幕左侧的“负性词”和“狗”的组合,位于屏幕右侧的“正性词”和“猫”的组合。
[0111] 要求使用对象通过按左右键来判断类型一材料属于类型二材料中左侧部分还是右侧部分。通过记录使用对象反应的正确率和反应时间,并对比两个条件间的正确率和反应时的差异,判断使用对象对猫和狗有没有态度上的正负性差异。
[0112] 具体的基线态度判断过程参见:A. G. Greenwald, D. E. McGhee, J. L. K. Schwartz, Measuring individual differences in implicit cognition: The implicit association test. J. Pers. Soc. Psychol. 74, 1464–1480 (1998).[0113] 步骤2,为使用对象提供学习记忆。
[0114] 学习记忆内容一:设定A为动物“狗”,具体通过图片展示给使用对象,线索一为声音刺激,具体为一个简单的声音“叮”;B为代表惩罚的负性情绪图片,线索二为另一种声音刺激,具体为简单的声音“咚”;
[0115] 学习记忆内容二:设定A为动物“猫”,具体通过图片展示给使用对象,线索一为声音刺激,具体为声音“cue3”;B为代表奖励的正性情绪图片,线索二为另一种声音刺激,具体为声音“cue4”;
[0116] 在使用对象清醒时,选择LED视觉刺激显示器和听觉刺激扩音器作为感官刺激器为使用对象提供该学习记忆内容一和学习记忆内容二;
[0117] 通过感官刺激器为每位使用对象提供两组学习记忆内容,使得使用对象形成图2中所示的绑定关系。
[0118] 其中,在同时提供两组学习记忆内容时,可以先同步学习A和线索一的组合,待学习完成后,再同步学习B和线索二的组合。
[0119] 同步学习A和线索一的组合,即学习猫、狗和声音的学习匹配组合:
[0120] 告知使用对象要学习声音和动物的配对关系:“叮”对应狗,“cue3”对应猫。存储猫和狗的图片各20张,存储“叮”和“cue3”的声音;首先随机播放“叮”和“cue3”中的一个声音,播放时长为1000ms,播放结束后500ms由显示器抽取并呈现猫或者狗的图片,图片呈现500ms后消失,从图片出现即开始计时,记录按键是否被按动,和按动的时间,待图片消失后
5000ms后一个学习周期结束,直接启动下一个学习周期,随机播放“叮”和“cue3”中的一个声音,播放时长为1000ms,播放结束后500ms由显示器抽取并呈现猫或者狗的图片……。呈现猫的图片并提供“cue3”的声音为正确组合,呈现狗的图片并提供“叮”的声音为正确组合,呈现猫的图片并提供“叮”的声音为错误组合,呈现狗的图片并提供“cue3”的声音为错误组合,在随机提供的过程中,正确组合和错误组合都占比50%。要求使用对象快速按键来判断图片与声音是否匹配,即认为图片与声音匹配则按键,认为图片与声音不匹配则不按键,各个学习周期一直循环呈现,当使用对象连续20个学习周期内判断正确,并且按键反应时(图片出现后开始计时)均小于500ms,则程序则停止,这时候使用对象已经熟练建立声音和猫狗的匹配关系。
[0121] 同步学习B和线索二的组合,即学习奖赏、惩罚和声音的学习匹配组合:
[0122] 告知使用对象要学习声音和正性情绪、负性情绪的配对关系:“咚”对应负性情绪图片刺激,“cue4”对应正性情绪图片。存储正性和负性情绪图片各20张,存储“咚”和“cue4”的声音;首先随机播放“咚”和“cue4”中的一个声音,播放时长为1000ms,播放结束后500ms由显示器抽取并呈现正性或者负性情绪图片,图片呈现500ms后消失,从图片出现即开始计时,记录按键是否被按动,和按动的时间,待图片消失后5000ms后一个学习周期结束,直接启动下一个学习周期,随机播放“咚”和“cue4”中的一个声音,播放时长为1000ms,播放结束后500ms由显示器抽取并呈现正性或者负性情绪图片……。呈现正性情绪图片并提供“cue4”的声音为正确组合,呈现负性情绪图片并提供“咚”的声音为正确组合,呈现正性情绪图片并提供“咚”的声音为错误组合,呈现负性情绪图片并提供“cue4”的声音为错误组合,在随机提供的过程中,正确组合和错误组合都占比50%。要求使用对象快速按键来判断图片与声音是否匹配,即认为图片与声音匹配则按键,认为图片与声音不匹配则不按键,各个学习周期一直循环呈现,当使用对象连续20个学习周期内判断正确,并且按键反应时(图片出现后开始计时)均小于500ms,则程序则停止,这时候使用对象已经熟练建立声音和正性情绪和负性情绪的匹配关系。
[0123] 其中,根据使用对象的好恶,为每位使用对象相应设置具体的正性情绪图片和负性情绪图片,所述正性情绪图片包括美丽的风景图片、恢弘的建筑图片、漂亮的人物图片中的一种或多种,所述负性情绪图片包括脏乱的垃圾图片、破败的废墟图片和丑陋的人物图片中的一种或多种。
[0124] 步骤3,为使用对象提供诱发记忆的线索。
[0125] 在使用对象成功完成上述睡前四种学习任务的情况下,使用对象当天在大约22:30开始上床入睡,睡眠前连接好睡眠阶段监测器、睡眠脑电波实时相位监测器和感官刺激器。当检测到被试进入睡眠慢波的上升阶段时,通过听觉刺激扩音器作为感官刺激器为使用对象提供诱发记忆的声音线索。
[0126] 其中,在提供诱发记忆的线索的过程中,所述线索一为声音“cue3”,线索二为声音线索“cue4”,配对耦合的间隔时长为0毫秒,即,声音线索“cue3”和“cue4”连着呈现,没有间隔;所述配对耦合的相邻两个线索组之间的时间间隔为8000毫秒。
[0127] 在睡眠慢波阶段持续提供诱发记忆的线索,各个使用对象平均提供的时间大约为30分钟,即大约为每个使用对象呈现180个配对耦合的线索组。先呈现线索一的使用对象和先呈现线索二的使用对象数量一致;使用对象睡眠期间,一直播放白噪音。
[0128] 步骤4,睡眠结束后,对每个使用对象进行对猫和狗的基线态度检测。检测方式和上述步骤1中完全相同。
[0129] 最终得到的结果为: 睡后对比IAT的分数:采用猫狗(猫 vs. 狗) × 睡眠(睡前 vs. 睡后)的方差分析。特别说明:由于本实验中IAT测验的设置,对狗的态度,如果是数值变大,则表示更喜欢,数值变小,表示喜欢程度降低。但是对猫的正好相反:数值减小说明更喜欢,数值变大,说明喜欢程度降低。
[0130] 本实验最终成功完成睡眠实验的人数为80人。实验具体数据如下表中实验结果数据(对猫和狗的喜欢程度睡前和睡后对比)所示:
[0131]
[0132] 方差分析结果显示,睡眠和猫/狗的交互作用显著,F(1,79)=4.307, p=0.041,偏Eta方=0.052。进一步简单分析表明,使用对象在睡眠记忆编辑后,对狗的态度没有显著变化,但是对猫的态度显著的提高了,如图4中所示,其中,纵坐标为态度偏好,在本申请中,对猫而言,分数越低,代表对猫的喜欢程度越高;星号*表示交互作用差异显著,p<0.05。该图4说明睡眠中进行了成功的记忆操作。
[0133] 对比例1
[0134] 选择与实施例中身体状况、年龄、阅历基本一致的使用对象,采用与实施例中一致的信息植入和记忆编辑方法,区别在于在提供诱发记忆的线索的过程中,所述线索一和线索二不进行配对耦合,而是分组进行集中呈现。先给使用对象呈现三分钟的线索一(声音线索cue3),线索一时长1秒,每两个线索一之间间隔9秒。三分钟总共呈现18个线索一后,再呈现线索二(声音线索cue4),模式类同线索一,即线索二时长1秒,每两个线索二之间间隔9秒。三分钟总共呈现18个线索二后,再呈现3分钟的线索一,如此,线索一和线索二轮换呈现,直至使用对象脱离睡眠慢波阶段,停止提供诱发记忆的线索。
[0135] 最终得到的结果为:最终成功完成睡眠实验的人数为78人。睡后对比IAT的分数:采用猫狗(猫 vs. 狗) × 睡眠(睡前 vs. 睡后)的方差分析。对比例1结果具体数据如下表中实验结果数据(对猫和狗的喜欢程度睡前和睡后对比)所示:
[0136]
[0137] 方差分析结果显示,睡眠和猫/狗的交互作用不显著,F(1,77)=0.142, p=0.708,偏Eta方=0.003,如图5中示出睡眠前后对猫和狗的态度改变,其中,纵坐标为态度偏好,在本对比中,睡眠前后,使用对象对猫和狗的态度,都没有发现达到统计学显著意义的变化。图5说明睡眠中没有进行成功的记忆操作,对猫和狗的态度,在睡眠操作前后没有发现显著的差异。
[0138] 结论:在本操作条件下,使用对象在睡眠后对猫的喜好态度和睡眠前并没有显著差异,这一情况和没有进行操作的对狗的态度情况类似。说明针对使用对象对猫的态度,在使用对象睡眠期间的操作没有起到作用。实施例和对比例1综合分析说明,对两个线索一和线索二进行配对耦合,是能够成功形成语义关联的关键操作。
[0139] 通过单变量对比来说明本申请中设定的两个线索形成配对耦合的线索组来在慢波睡眠期间进行投放,是能够把A和B两个事物之间建立语义关联,从而形成新信息植入和记忆编辑效果的关键操作,对于最终结果具有重要影响。
[0140] 对比例2
[0141] 选择与实施例中身体状况、年龄、阅历基本一致的使用对象,采用与实施例中基本一致的信息植入和记忆编辑方法,区别在于所述线索一(声音线索cue3)和线索二(声音线索cue4)配对耦合的间隔时长为8000毫秒;所述配对耦合的线索组之间的时间间隔为8000毫秒。
[0142] 最终得到的结果为:最终成功完成睡眠实验的人数为82人。睡后对比IAT的分数:采用猫狗(猫 vs. 狗) × 睡眠(睡前 vs. 睡后)的方差分析。实验具体数据如下表中实验结果数据(对猫和狗的喜欢程度睡前和睡后对比)所示:
[0143]
[0144] 方差分析结果显示,睡眠和猫/狗的交互作用不显著,F(1,81)=0.002, p=0.967,偏Eta方<0.001。如图6中所示,说明睡眠中没有进行成功的记忆操作,对猫和狗的态度,在睡眠操作前后没有发现显著的差异。
[0145] 结论:在本操作条件下,使用对象在睡眠后对猫的喜好态度和睡眠前并没有显著差异,这一情况和没有进行操作的对狗的态度情况类似。说明针对使用对象对猫的态度,在使用对象睡眠期间的操作没有起到作用。实施例和对比例2综合分析说明,对线索一和线索二进行合适时间间隔的配对耦合,是能够形成线索组,并成功形成语义关联的关键操作,如果两个线索间隔时间太长,就形不成配对组合,也就无法将线索背后的A和B进行有效关联。
[0146] 通过单变量对比来说明本申请中设定的两个线索形成配对耦合的线索组来在慢波睡眠期间进行投放,是能够把A和B两个事物之间建立语义关联从而形成新信息植入和记忆编辑效果的关键操作,两个线索之间的时间间隔不能太长,比如本对比例2中的声音线索间隔超过8000毫秒,就无法对线索背后的A和B进行语义联结,从而对于最终结果具有重要影响。
[0147] 以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明,不过这些实施方式仅是范例性的,仅起到说明性的作用。在此基础上,可以对本发明进行多种替换和改进,这些均落入本发明的保护范围内。