本发明属于疲劳状态研究技术领域，具体涉及一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法及系统。
背景技术：
疲劳是一种主观上疲乏劳累的感觉。它是因过度劳累而引起的一种劳动能力下降现象，客观上，会在同等条件下，失去其完成原来所从事的正常活动或工作的能力；脑力疲劳是疲劳的一个子分类，最早称为脑疲劳。它是一种特殊的消极精神状态，主要表现为主观倦怠感，反应迟钝，警觉性降低，认知任务绩效下降。
随着各行各业设备的智能化发展，在经济文化it等产业工作人员的脑力劳动强度逐渐上升。这种脑力劳动强度的提升在军事作业人员中更为明显，当前，对作业人员素质的需求逐渐从“体力主导、脑力参与”向“脑力主导、体力参与”过渡，脑力疲劳带来的严重后果越来越多。因此，构建一种诱发高负荷脑力疲劳的范式，为研究脑力疲劳的机制以及缓解脑力疲劳的技术提供基础是非常重要的。
传统的疲劳诱发范式多采用长时间的睡眠剥夺，连续数小时的模拟/真实驾驶，模拟飞行，视听觉任务等。这些范式虽然能诱发疲劳，为探究疲劳的神经机制提供基础。但是，传统的疲劳范式，比如睡眠剥夺对人体脑功能以外的消极影响较大，其诱发的疲劳主要是睡眠缺乏引起而非高强度用脑产生的脑力疲劳。模拟/真实驾驶和模拟飞行等对研究环境有一定的要求，实施起来并不具有普适性。而传统的视听觉任务单一重复，并不能很好的模拟真实作业场景对作业人员的需求。
动作类电子游戏在游戏过程中会对各种脑认知成分进行高负荷水平调用,弥补了传统睡眠剥夺范式的缺陷。其作为一种成熟的交互式游戏具有更好的生态性，这种生态性使得基于其上的研究可以很好的迁移到实际应用中。而且，电子游戏诱发的认知功能种类和幅度都具有较好的可重复性，这种可重复性确保了基于其上的研究具有较好科学性。此外，动作类电子游戏作为一种游戏具有较好的被试依从性，被试参与度高，主观抗拒性低，这种优点进一步降低了无关因素的干扰。这些优点使得其很好的弥补了睡眠剥夺范式的缺陷，使得游戏范式与实践情境更为接近，更适合作为诱发脑力疲劳的范式。
因此，构建一种基于动作类电子游戏高负荷脑力诱发范式，从而为研究评估和预警脑力疲劳建立生物量化指标，以及为缓解和干预脑力疲劳技术提供理论基础是非常有意义的。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法，该方法能快速诱发动作类电子游戏过程中疲劳状态，获得动作类电子游戏领域中疲劳状态研究数据。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法，包括以下步骤：
重复多次动作类游戏；
在重复过程中设定多个疲劳评定时间节点，基于不同的疲劳评定时间节点收集疲劳量表信息；
获取疲劳评定时间节点的第一静息脑电与动作类游戏过程中的第二静息脑电；
根据所述第一静息脑电评估疲劳状态，通过所述第二静息脑电研究疲劳机制。
进一步地，通过脑电放大器采集所述第一静息脑电与所述第二静息脑电。
本发明的目的之二在于提供一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发系统，该系统用于模拟动作类游戏中疲劳诱发过程。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发系统，包括：
疲劳诱发模块，用于重复多次动作类游戏；
评定时间模块，与所述疲劳诱发模块相连，用于在重复过程中设定多个疲劳评定时间节点；
脑电模块，与所述评定时间模块相连，用于获取疲劳评定时间节点的第一静息脑电与动作类游戏过程中的第二静息脑电；
评价模块，与所述脑电模块相连，用于根据所述第一静息脑电评估疲劳状态，通过所述第二静息脑电研究疲劳机制。
进一步地，通过脑电放大器采集所述第一静息脑电与所述第二静息脑电。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明提供一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法及系统，能快速、可重复性的诱发高负荷脑力疲劳状态，可用于研究评估和预警脑力疲劳建立生物量化指标，以及为缓解和干预脑力疲劳技术提供理论基础；同时该疲劳范式对被试类型没有限制，并且有助于探索从清醒状态至疲劳状态变化过程的机制，本发明利用脑电放大器记录疲劳评定时间节点的静息态数据、游戏过程中的任务态脑电数据，用于评定疲劳状态与研究疲劳机制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发系统的结构图；
图2为本发明一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法的流程图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
所举实施例是为了更好地对本发明进行说明，但并不是本发明的内容仅局限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
参考图1，为一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发系统的结构图，具体地，该系统包括：
疲劳诱发模块1，用于重复多次动作类游戏；
评定时间模块2，与疲劳诱发模块1相连，用于在重复过程中设定多个疲劳评定时间节点；
脑电模块3，与评定时间模块2相连，并与疲劳诱发模块1相连，用于获取疲劳评定时间节点的第一静息脑电与动作类游戏过程中的第二静息脑电；
本实施例中通过脑电放大器采集第一静息脑电与第二静息脑电；
优选地，脑电模块3还可以根据评定时间模块2中设定的疲劳评定时间节点收集疲劳量表信息；
评价模块4，与脑电模块3相连，用于根据第一静息脑电评估疲劳状态，通过第二静息脑电研究疲劳机制。
实施例2
基于实施例1的系统，本实施例中提供一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法，参考图2，该方法包括以下步骤：
s1：重复多次动作类游戏；
本步骤中，在重复多次动作类游戏之前，可以先填写第一次疲劳自评量表，填写完以后采集第一次5min闭眼静息态脑电信号，然后进行疲劳诱发过程，开始重复玩动作类电子游戏，在此过程中，保持玩同一种游戏，同一个角色，且不进行其他动作，如开启游戏声音与他人交流等，减少疲劳诱发过程中的干扰；
s2：在重复过程中设定多个疲劳评定时间节点，基于不同的疲劳评定时间节点收集疲劳量表信息；
本步骤中，在步骤s1的重复过程中设定多个疲劳评定时间节点，在不同的时间节点中分别填写疲劳自评量表评定填写量表该时间节点的疲劳程度，如在步骤s1开始30min、60min……等时间节点填写疲劳自评量表；
疲劳量表是用户从主观角度对自身的疲劳程度进行评定，反映的是用户对自身疲劳程度的主观评定；疲劳量表经过效度和信度的检验，编写规范标准，对于主观评定疲劳具有很好的科学性；本实施例中使用其用于与后续采集的客观脑电生理指标进行相关分析，然后利用与疲劳量表显著相关的脑电疲劳指标对疲劳程度进行评定：
s3：获取疲劳评定时间节点的第一静息脑电与动作类游戏过程中的第二静息脑电；
本步骤中，通过脑电放大器采集疲劳评定时间节点中的第一静息脑电，如在第一个疲劳评定时间节点(步骤s1开始30min)采集5min闭眼静息脑电信号；
优选地，本步骤中还在重复动作类游戏过程中持续采集第二静息脑电；在重复步骤s1完成后，可在采集一次疲劳自评量表信息与5min闭眼静息脑电信号；
s4：根据第一静息脑电评估疲劳状态，通过第二静息脑电研究疲劳机制。
本步骤中，根据第一静息脑电评估疲劳状态，通过第二静息脑电研究疲劳机制，且本步骤中使用脑电信号从客观的角度对疲劳程度进行评定，利用脑电信号计算频域，时域，空间域的多个疲劳指标，并将这些疲劳指标与疲劳量表一一计算相关性，利用具有显著相关性的疲劳指标来对疲劳程度进行评估：
具体地，可通过对第二静息脑电进行预处理(滤波，降采样，去伪迹，重参考等)，然后计算频域，时域，空间域的疲劳表征；
一具体实施例中，在频域上，从正常精神状态向疲劳状态转变的过程中，脑电中的慢波成分(如θ和慢α波)会增加，快波成分(如β波)会减少，可使用慢波与快波的功率谱密度之比作为疲劳指标，如(α θ)/β；在时域上，熵值可用来表征序列的复杂度，熵值越小，代表时间序列信号的随机程度越小，序列信号越规律有序，复杂性也相应减小；随着疲劳程度的逐渐增强，熵值逐渐减小；在空间域上，可根据plv、pli等构造脑网络，计算脑网络拓扑图及脑网络的参数；均度随着疲劳程度的加深而变小；平均路径长度随着疲劳程度的加深而增大；聚类系数随着疲劳程度的加深而减小。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
1.一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发方法，其特征在于，包括以下步骤：
重复多次动作类游戏；
在重复过程中设定多个疲劳评定时间节点，基于不同的疲劳评定时间节点收集疲劳量表信息；
获取疲劳评定时间节点的第一静息脑电与动作类游戏过程中的第二静息脑电；
根据所述第一静息脑电评估疲劳状态，通过所述第二静息脑电研究疲劳机制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过脑电放大器采集所述第一静息脑电与所述第二静息脑电。
3.一种基于动作类游戏的高负荷脑力疲劳诱发系统，其特征在于，包括：
疲劳诱发模块，用于重复多次动作类游戏；
评定时间模块，与所述疲劳诱发模块相连，用于在重复过程中设定多个疲劳评定时间节点；
脑电模块，与所述评定时间模块相连，并与疲劳诱发模块相连，用于获取疲劳评定时间节点的第一静息脑电与动作类游戏过程中的第二静息脑电；
评价模块，与所述脑电模块相连，用于根据所述第一静息脑电评估疲劳状态，通过所述第二静息脑电研究疲劳机制。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过脑电放大器采集所述第一静息脑电与所述第二静息脑电。
技术总结