基于脑机接口和虚拟现实游戏的空间认知训练实验系统与验证

空间认知能力被认为是人类正常生活所必备的重要能力,适当的训练可以帮助认知功能受损的老年人提高空间认知能力。该研究旨在探讨如何借助虚拟社区公寓游戏、脑机接口(BCI)和虚拟现实(VR)技术来提升认知障碍老年人的空间认知能力。研究方法包括基于空间认知理论、使用VR头戴设备HTC VIVE Focus的虚拟社区公寓游戏设计,以及对脑电信号进行功率谱密度特征提取和支持向量机(SVM)分类分析。在行为数据分析结果中,随着实验者训练次数的增加,完成任务所需的时间明显减少。整个训练周期中,完成任务的时间成本总体呈下降趋势,同时任务准确性逐渐提高。从而表明受试者经过训练后的认知能力得到有效提升。利用功率谱密度提取脑电信号特征,并采用SVM和极线学习机(ELM)进行信号分类,发现在Alpha2频段,SVM的平均分类准确率逐步上升,这为游戏对空间认知有积极影响的观点提供了明确支持,受试者通过游戏训练显著改善了空间记忆和其他认知能力。研究结论表明,基于空间认知理论的VR训练游戏对提高老年人的空间认知能力具有显著效果。该系统结合科学理论和VR技术为认知障碍康复与个性化训练开辟了新途径,预期将提升老年人生活质量并推进医疗康复技术的创新。