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JP2004500591A - Method and apparatus for improving learning ability - Google Patents

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JP2004500591A JP2001516407A JP2001516407A JP2004500591A JP 2004500591 A JP2004500591 A JP 2004500591A JP 2001516407 A JP2001516407 A JP 2001516407A JP 2001516407 A JP2001516407 A JP 2001516407A JP 2004500591 A JP2004500591 A JP 2004500591A
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Abstract

ユーザの学習能力を向上させる方法及び装置は、時間的インターバルをおいてレファレンス信号を発生すること、及びユーザ(6)によるトリガ(4)操作を受けとることを含む。ユーザ(6)によるトリガ(4)操作とレファレンス信号(2)の発生との間の時間的関係(7)を求める。時間的関係(7)の関数であるガイダンス信号(8)が生され、ユーザ(6)に時々提供される(9)。
【選択図】図1
A method and apparatus for improving a user's learning ability includes generating a reference signal at time intervals and receiving a trigger (4) operation by a user (6). The temporal relationship (7) between the operation of the trigger (4) by the user (6) and the generation of the reference signal (2) is determined. A guidance signal (8), which is a function of the temporal relationship (7), is generated and provided to the user (6) from time to time (9).
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
本出願は、米国特許仮出願第60/229,361号(1999年8月13日出願)、及び、米国特許仮出願第60/219,321号(1999年8月13日出願)に基づく優先権を主張する。なお、これらの米国特許仮出願の内容は本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【0002】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に学習能力を向上させる方法及び装置に関する。本発明は、全ての年齢の個人に有用であると同時に、個人の顕在表面的挙動(overt surface behavior)を必然的に伴わない技術を提供するため、幼児や幼齢の子供も利用できる。
【0003】
【従来の技術】
米国特許第5,529,498号及び第5,743,744号の内容は本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。本発明者は、神経運動協調の測定及び向上を行う装置及び方法を開示する。本発明者の以前の特許に開示されている技術は、時間的インターバルをおいて繰り返し発生される基準信号を発生し、少なくとも時折基準信号をユーザに示し、トリガを持つユーザが最後の基準信号発生から所定の時間的インターバルの経過を予測した応答を受けることを含む。最後の基準信号発生以後のユーザの応答と所定の時間的インターバルとの時間的関係を求め、その関係を時間的関係の関数であるガイダンス信号を発生させるために用いる。ガイダンス信号はユーザが基準信号の発生とタイミングを合わせられるようにするものである。
【0004】
本発明者の以前の特許に開示されている技術の利用による神経運動機能改善の目覚しい成功に鑑み、本発明者は、個人の学習能力を向上させるプランニング及びシーケンシングトレーニング(planning and sequencing training)のために、このような技術を使用することも考えた。後で詳細に説明するが、この概念はピア−レビュードリサーチプロジェクト(a peer−reviewed research project)を用いて評価された。
【0005】
本発明者の以前の特許に開示されるリズム感トレーニング(rhythmicity training)の非常に役立つ能力を幼齢の子供に提供することは重要である。コツラック(Kotulak, R.)の“Inside the Brain. Revolutionary Discovery of How the Mind Works”アンドリュース&マクミール社出版(Andrews McMeel Publishing)(1997年)にあるように、脳は一生学習できるが、幼少期の始めに起きる活動に匹敵するものではない。全く自立していない子供は、生まれてから3年の間に歩くこと、話すこと、分析すること、心配すること、愛すること、遊ぶこと、探索することができるようになり、固有の感情的個性を形成する非常に複雑な新しい脳を構築する。
【0006】
本発明者の特許に記載の技術は、計り知れない利点をユーザにもたらすのものであるが、本発明者は上記技術を改良することでこの利点を増大できることを見出した。
【0007】
【課題を解決するための手段】
一様相において、本発明はユーザの学習能力を向上させる方法を提供する。本方法は、時間的インターバルをおいて基準信号を発生すること、トリガを提供すると共にユーザによるトリガの操作を受けることを含む。また本方法は、ユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との間の時間的関係を求めることも含む。さらに、時間的関係の関数であるガイダンス信号を発生してユーザに時々(occasionally)提供することも含む。
【0008】
本発明の様相に係る装置は、ユーザの操作を受けるユーザ操作用トリガと制御部とからなる。制御部は時間的インターバルで基準信号を発生する。また、制御部はユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との時間的関係を求める。さらに、制御部はユーザに、時間的関係の関数であるガイダンス信号を少なくとも時々提供する。ユーザのトリガ操作が特定の範囲内である場合、ガイダンス信号は実質的にユーザに提供されない。特定の範囲は基準信号の発生を含む。特定の範囲は基準信号の約15ミリ秒前から約15ミリ秒後までであることが好ましい。
【0009】
本発明の他の様相に係る装置は、ユーザの操作を受けるユーザ操作用トリガを含む。この装置は、所定の時間的インターバルをおいて基準信号を発生し、ユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との時間的関係を求める制御部を備える。さらに、制御部はユーザによるトリガの操作を指示する指示信号を発生する。好ましくは、制御部は、基準信号の前又は後いずれかにトリガを操作するようにユーザに対して選択的に指示するように指示信号を発生する。
【0010】
本発明のより具体的な様相によれば、指示信号は視覚的出力により供給され、特定方向への運動(例えば、道に沿って前進運動する等)を表示する。指示信号は、表示された運動の方向に関して横方向の移動を交互に行うことにより、ユーザが基準信号の前か後いずれかにトリガを操作するように選択的に指示する。さらに指示信号は、特定の方向に運動の速度を変化させる等により、指示信号に対するユーザの応答を示してもよい。
【0011】
本発明の他の様相によれば、制御部が左右のスピーカを有するヘッドフォンに供給される聴覚的出力を有する。制御部からヘッドフォンスピーカに供給される聴覚的信号は、ユーザの脳内におけるガイダンス信号の空間的知覚(spatial perception)を変化させる。ガイダンス信号は、ユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との間の時間的関係の関数としてユーザによるガイダンス信号の空間的知覚が変化するように発生される。
【0012】
本発明の他の様相に係る装置は、幼齢の子供のユーザによる操作に適応させたトリガと、ユーザに信号を提供する出力とを備える。さらに、この装置は時間的インターバルをおいて基準信号を発生するための、ユーザによるトリガの操作に応答する制御部を備える。制御部はさらにユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との間の時間的関係を求める。制御部は、さらに、時間的関係の関数であるガイダンス信号を前記出力により少なくとも時々ユーザに提供する。
【0013】
一つの態様において、トリガは、ヨチヨチ歩き前の子供(pre−toddler)等の幼齢の子供が握るように適合されたハンドルを有する本体と、本体の動きに応答する運動センサを含む。聴覚的、視覚的又は両方である出力は、ユーザにガイダンス信号を提供する。運動センサは加速度計を含んでもよく、前記出力は、子供が本体をリズミカルに動化した場合や子供が本体の回転させた場合のいずれか又は両方の場合に応答して褒美信号を発生する。さらに、本体は、回転体ジャイロスコープ(spinning mass gyroscope)等のオリエンテーション部材(orientation member)を含んでもよく、このオリエンテーション部材は、本体を特定の向きに向けるために制御部によって操作可能である。子供がランダムな運動から本質的に衝撃的でないリズミカルな周期的回転動作に進行することを助けるために有用である。他の態様においては、トリガは子供の遊ぶ場所又は寝る場所の上方にぶら下げられた部材及び該部材の動きに応答するセンサである。
【0014】
本発明の上記及びその他の目的、利点、用途及び特徴は、以下の詳細な説明と図面を参照することで明らかになるであろう。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、図面及びその図面に描かれた例示的な実施形態を参照すると、ユーザの学習能力を向上させる方法(1)は、時間的インターバルで基準信号(2)を発生させること、トリガを提供(4)するとともにユーザによるトリガの操作を受けること(6)とからなる。該方法は、ユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との時間的関係を求めること(7)及び時間的関係の関数であるガイダンス信号を発生(8)することをさらに含む。ガイダンス信号はユーザに少なくとも時々提示される(9)。
【0016】
本明細書に添付の添付書A、ロバートJ.シャファー博士(Dr. Robert J. Shaffer)らの「Effect of Interactive Metronome Training Children With ADHD」という表題の論文は、本発明者の以前の特許発明の原理に係るプランニング及びシーケンシングトレーニングエクササイズを15時間受けた19人の子供を全くインターベンションを受けない比較群及び選択されたビデオゲームでトレーニングを受けた第2コントロール群と比較した結果である。シャファーらの論文は、注意力、運動制御、言語処理、読字におけるパフォーマンスの12の要素について、及び攻撃的行動の調節における改善についての保護者の報告について、統計的に有意義な差異が認められた。
【0017】
ユーザの学習能力を向上させる方法(1)は、コンピュータCPU12、とモニタ14及び装置12を作動させるためにコンピュータ12にロードされるプログラムを有するコンピュータによって読取り可能な媒体16からなる学習能力向上装置10上で実行されることが好ましい(図2)。コンピュータ12は、Windows(登録商標)’98又は’95オペレーションシステムを有する、100メガヘルツ以上のペンティアム(登録商標)プロセッサ及び16メガバイト以上のRAMを含むIBM又は同等のコンピュータであることが好ましい。アップルベースのプラットホームを用いてもよい。コンピュータ12は、パーソナルコンピュータ(PC)、ネットワークコンピュータ、PalmPilot又はPsion等のハンドヘルド(handheld)コンピュータ、任天堂ゲームボーイ、任天堂プレイステーション、セガドリームキャスト等であってもよい。コンピュータ12は、30メガバイト以上の空スペースを有するハードドライブ記録装置を有することが好ましい。コンピュータ12の標準9ピンコネクタのシリアルポートに1個以上のトリガ18を接続することができる。コンピュータ12はMIDI及びWAV機能と共にステレオサウンドカード(図示せず)を有することが好ましい。コンピュータ12は、一対のステレオヘッドフォン22に接続される聴覚的出力部20を有する。さらに、コンピュータ12は、バーチャルリアリティヘッドセット26を接続可能なビデオ出力24を有してもよい。
【0018】
方法1の一態様において、ユーザの脳内でのガイダンス信号の空間的認知位置(perceived spatial location)を変化させるために、聴覚的出力部20は、従来のステレオ信号ミキシング技術を用いて、ガイダンス信号(ガイドトーン)を左スピーカ22aから右スピーカ22bに変化するようにヘッドフォン22のスピーカ22a及び22bへ信号を供給する。このガイダンス信号の移動は図3(a)のように示すことができる。基準信号の前に応答があった場合にはガイドトーン8をユーザの頭の右側へ移動させ、基準信号の後に応答があった場合にはガイドトーン8をユーザの頭の左側へ移動させる。なお、トーンの移動は上記の逆としてもよい。ヘッドフォン22の左スピーカから右スピーカへのガイドトーンの移動はガイドトーンの周波数の変化又は別の技術を組み合わせて行うことができる。図3(b)に示すように、ガイダンス信号8’は、難易範囲(difficulty range)で提供される。このガイダンス信号8’は、基準信号2が発生される前の「正確(right−on)」な範囲内でユーザがトリガ18を作動させた場合に発生するガイドトーン8’a及び基準信号2が発生した後の「正確」な範囲内でユーザがトリガ18を作動させた場合に発生するガイドトーン8’bを含む。「極めて正確な(super right−on)」範囲と呼ばれる特定の範囲が設定される。この極めて正確な範囲は、基準信号2の発生を含んでおり、トリガの操作が非常に正確であることを示す。図示した態様においては基準信号の15ミリ秒前から基準信号の15ミリ秒後の範囲が難易範囲DRとなっているが、この難易範囲DRはこれより広くても狭くてもよい。難易範囲DRは、ユーザによるトリガ18の操作を認識するために設定されている。ユーザによるトリガ18の操作が「極めて正確」の範囲でなされた場合、ユーザへの褒美としてガイダンス信号8及び8’が止められる。「極めて正確」な応答を行った場合、ユーザは基準信号以外の音が聞こえなくなる。あるいは、「極めて正確」な応答を行った場合、ユーザに心地よい音が提供される。心地よい音の一例としては衝撃的でない音が挙げられる。心地よい音の別の例としては、比較的音量の低い音が挙げられる。
【0019】
基準信号より前の「正確」の範囲で応答した場合には、基準信号2に対するユーザの応答がどれだけ早いかによって、ガイダンス信号8’のピッチが変化する。図示した態様において、ガイダンス信号8’aは1又は2オクターブにわたるが、これより大きい又は小さいスケールを用いてもよい。基準信号に対して遅れ側の「正確」の範囲内で応答した場合に発生されるガイダンス信号8’bはガイダンス信号8’aより高いピッチである。このガイダンス信号8’bは1又は2オクターブにわたることが好ましいが、これより大きい又は小さいスケールでもよい。図示した態様において、基準信号に対して反対側で発生されるガイダンス信号8’a及び8’bは直線的な関係を有する。ガイド音8、8’a及び8’bの目的は、ユーザを自然に且つ潜在意識的に基準信号の方へ引くことである。
【0020】
難易範囲DRより前の応答(点VEとする)については、人間の声等のガイダンス信号8’と区別できる音が発生される。好ましくは、非常に早い応答には、人間の声で「オーップス」を低いトーンで言う。同様に、非常に遅いユーザの応答(VL)については、ガイダンス信号8’が発する音と区別できる音が発生される。例えば、人間の声の「オーップス」を高いトーンで言う、又はその反対でもよい。他の区別できる音を難易範囲外に用いてもよい。例えば、ガイドトーン8とは異なる音楽的な音やうるさい音等を用いることができる。
【0021】
図示の態様においては、とても早い(VE)及びとても遅い(VL)音の位置は、ユーザの平均応答進み時間及び平均遅れ時間に対する割合で適応的に設定される。図示した態様においては、非常に早い点はユーザによるトリガ操作の平均進み時間の110パーセントに設定され、非常に遅い(VL)点はユーザによる遅いトリガ操作の平均遅れ時間の110パーセントに設定されるが、異なる割合を選択することもできる。難易範囲をユーザに適合させる目的は、ユーザのモチベーションを持続させるという観点ではタスクを充分に容易にし、且つ、ユーザが挑戦を継続して学習能力の向上を進めるという観点ではタスクを充分に難易にすることである。ユーザが連続して数回この「正確」の範囲で応答できた場合、マルチプルバーストパフォーマンス(multiple burst performance)が観察される。例えば、装置10で1000回繰り返す間に特定の数のマルチプルバーストが得られるようにゴールが設定される。
【0022】
初期セットアップに際し、媒体16上のソフトウェアはCPU12にロードされ、コンピュータ12に含まれるタイムカードの時間再生性の精度を確認するためにタイムカードのテストを実行する。タイムカードが満足に作動する場合、媒体16上のソフトウェアはヘッドフォン22に供給する信号を発生するためにタイムカードを利用することができる。そうでない場合、当業者には明白のように、媒体16のソフトウェアはコンピュータ12のオペレーティングシステムに含まれるMIDIファイルやWAVファイル等を用いてヘッドフォン22に供給するトーンを発生する。
【0023】
トリガ18は、ハンドトリガ18a、ハンドトリガ18b及びフットトリガバー18cを含むことができ、これによりユーザが1個以上のトリガ18を使用する一連のエクササイズに応答できるようになる。この例としては、手拍子、ガイド音に合わせた手拍子、利き手によるタッピング(tapping)、非利き手によるタッピング、つま先で交互のタップ、利き足のつま先によるタッピング、非利き足のつま先によるタッピング、かかとで交互のタップ、利き足のかかとによるタッピング、非利き足のかかとによるタッピング、利き手と非利き足のつま先とで交互のタップ、非利き手と利き足のつま先とで交互のタップ、利き足でバランスを取りながら非利き足のつま先によるタッピング、非利き足でバランスを取りながら利き足のつま先によるタッピング等が挙げられるが、これらに限定されない。他のエクササイズは当業者にとって自明であろう。さらに、トリガは、ゴルフクラブ等、ユーザが直接操作する別の物に取付けることもできる。ユーザがトリガ18を用いて各種のエクササイズを行う際、基準信号及びガイド信号は通常ヘッドフォン22を介して供給される。しかし、基準信号を時々止め、ユーザはガイダンス信号だけをたよりに操作可能にすることができる。以下に陳述する視覚的ガイダンス信号等の他形式によるガイダンス信号を用いることもできる。また、プランニング・シーケンシングトレーニングに対するユーザの応答の測定に用いられるルーチン等、特定のルーチンにおいては、ガイダンス信号を完全に省略することもできる。
【0024】
装置10に、ユーザのタイミング精度をさらに向上するためのツールを追加してもよい。装置10は、モニタ14やバーチャルリアリティヘッドセット26等の視覚的ディスプレイに表示される指示信号27を発生する。指示信号の目的は、予想される基準信号の発生に可能な限り近づくようにトリガ18を操作しようとする通常の手順とは異なる方法でユーザがトリガ18を操作するように指示することである。トリガ操作を変更するようユーザに指示する方法の1つは、意図的に基準信号の発生より前の応答を連続して行うようユーザに指示する。ユーザに提供する別の指示は、意図的に基準信号の発生より後の応答を連続して行うことである。ユーザに基準信号に近い応答を連続して行うためのツールを提供するだけでなく、意図的に基準信号より前の応答を連続して行ったり、意図的に基準信号より後の応答を連続して行ったりするためのツールを提供することにより、ユーザはタイミング精度に対しての感覚を向上できる。所定の繰り返し回数の中でユーザが多くの回数の「極めて正確」のマルチプルバースト、例えば1000回繰り返す間に80から90回のマルチプルバーストを達成できるようになったとき、指示信号27は適用される。さらに、ユーザが外部からの撹乱を精神的に除去して潜在意識的に基準信号に焦点を合わせることを補助するために、ユーザに基準信号と共に撹乱信号を提供してもよい。
【0025】
図4は、指示信号27を含む「仮想トンネル」を示し、図中、幾何的形28(仮想道路中央のストライプ等)は、ユーザ応答の特定の精度レベル、例えば、15ミリ秒以下の「極めて正確」な応答等の適合範囲である「正確」若しくは「難易範囲」、又は別のこのような値を示す。ストライプ28の、左側はビートり前の応答であることを示す適合範囲の一部であるゾーン30によって囲まれ、右側はビートより後の応答であることを示す適合範囲の一部であるゾーン32により囲まれている。また、指示信号27は範囲外ゾーン34及び36を含む。ゾーン34は、ユーザの応答が基準信号に対して速すぎて適合範囲30内に入らないVE応答を表す。ゾーン36は、ユーザの応答が基準信号に対して遅すぎて適合範囲32に入らないVL応答を表す。適合範囲30及び32は、ユーザ応答の悪化又は改善に応じて広がったり狭まったりすることが好ましい。ユーザ応答がゾーン34か36のいずれかに入る場合、特別な音を発生させる。この特別な音は、「オーップス」等の人間の声、ヘッドフォン内に発生されるうるさいネガティブな応答(「ブー」、「ゴーン」等)などが挙げられる。指示信号27は、ストライプ28に沿って動く感覚を与えるようにコンピュータ12を用いて発生されることが好ましい。この動きの感覚は、トンネルの形、トンネル壁の特徴(岩、レンガ等)を変化させたり、ストライプ28を動いているように見える一連のセグメントに分割させるなどの方法によって起こすことができ、これは当業者にとって容易であろう。ユーザはゾーン28内で応答を発生すると、指示信号27によって定義されたシーンに沿って、特定の速度(最初は加速してもよい)でユーザが動いているように見える。しかしながら、連続して特定の回数(例えば、2、3回)を超えてユーザがゾーン34及び36の「壁」にぶつかるようにユーザが応答した場合、この動作によりストライプ28に沿った動きは減速するか停止する。よって、ユーザが継続的にゾーン28内で応答できた場合、ユーザは動いている感覚を受け、ユーザが「壁」34及び36にぶつかった場合、ユーザは引き止められた感覚を受ける。上記の動作により、ユーザはユーザの応答が基準から外れていることをユーザに気付かせ、これによってユーザの応答を基準と同調させることができる。
【0026】
図5に示すように、図4の仮想「トンネル」シーンは、ユーザがストライプ28に沿って動くにしたがって右や左に曲がる。基準信号とユーザ応答とガイダンス信号との関係は、幾何的空間28によって占有される仮想空間に対して一定である。点A(図5)で示すように、トンネルシーンが右に曲がると、ユーザは、壁にぶつかることを避けるために、ゾーン32内(即ち基準の後)に応答を発生するように強いられる。点B(図5)で示すように、トンネルシーンが左に曲がると、ユーザは、壁にぶつかることを避けるために、ゾーン30内(即ち基準の後)に応答を発生するように強いられる。指示信号を発生するために他の「仮想」風景(例えば、山の上方にバルーンを上げるように挑戦する等)を用いることも可能である。上記のように、指示信号27は、基準に対してインターラクティブに応答する能力を向上させるのに有用なだけでなく、ユーザが基準信号の発生前や後にユーザ応答を選択的に制御された状態で動かす能力を必要とするタイミングエクササイズを提供することがわかる。さらにこれを、ユーザの注意力、言語処理、読字能力、攻撃的行動の調節等の領域で学習能力を向上させるプランニング及びシーケンシングトレーニングを拡張できることも見出されている。
【0027】
学習能力向上装置40は、幼児、ヨチヨチ歩き前の子供、ヨチヨチ歩きの子供等の幼齢の子供が使えるように適応され、幼齢の子供のユーザが操作可能なように適応されたトリガを含む(図6)。一つの態様において、幼齢の子供が操作可能なトリガは本体42と1個以上のハンドル54からなる。本体と共に動く運動センサ44とコンピュータ46は、ユーザによる本体42の操作をモニターする。ユーザにガイダンス信号を少なくとも時々提供するために、1個以上の出力部が設けられ、このような出力部としては、聴覚的出力を発生するスピーカ48、各種パターンの視覚的効果を発生する一連のライト、好ましくは色付きライト50a〜50f、及び任意の視覚的ディスプレイ52等(図6及び図7)が挙げられるが、これらに限定されない。運動センサ44は、加速度計、運動感知回路又はソリッドステート式多軸加速度計等であり、ユーザが本体42のハンドル54を握って本体42を動かすと、この動きを感知する。子供が装置40を握った直後は、ハウジング42がランダムに動された場合でも、装置40は表示器50a〜50fで一連の楽しいライトディスプレイを行ったり、スピーカ48で一連の楽しい音が発生されるようにしてもよい。子供がさらに装置40を動かし始め、ハウジングがリズミカルで、非衝撃的(non−ballistic)なパターン等のコンストラクティブなパターン(例えば、特定の面での回転動作)で動かされると、子供に付加的褒美が提供される。ユーザがこのようなコンストラクティブなパターンを発生させると、次に基準信号を発生させ、例えばスピーカ48を用いて、子供に供給してもよい。基準トーンをユーザの以前の運動の平均から発生してもよい。または、基準トーンをコンピュータ46によって内部的に発生し、幼齢の子供や幼児に供給してもよい。ユーザが基準トーンに近いタイミングで装置40を動し始めると、スピーカ48及び/又は視覚的表示器50a〜50f並びに52は、ユーザにガイダンストーン及び/又は褒美表示を提供することができる。ある期間の後、ユーザはスピーカ48及び/又は視覚的表示器50a〜50f並びに52から規則的な心地よいガイドトーンが発生するように、装置40を動かすことができるようになる。表示をディスプレイ52上で行うとともにその音声部をスピーカ48から発生させることが好ましい場合もあろう。例えば、「トレーニング」セッション中、ユーザに適宜指令をするために、実在の又はアニメーションのキャラクターがユーザに「話しかける」ようにすることができる。
【0028】
別の学習能力向上装置60a及び60bは、それぞれを子供が片手で握れるように個別のユニットになっている(図7)。各ユニットは単一のハンドル部54とスピーカ48と加速度計44とを含む。図示の態様においては、制御部46’は、装置60a及び60bから離れた位置にあり、遠隔の制御部46’と各装置60a及び60bとの間に通信リンク62a及び62bを有する。通信リンク62a及び62bは、制御部46’に関連するトランシーバ61と装置60aのトランシーバ63a及び装置60bのトランシーバ63bとの間にある。これにより、制御部46’は装置60a及び60bの両方に対する応答をコーディネートし、両装置の動きの組合せに応答する。なお、これは当業者にとって明白である。通信リンク62a及び62bは無線であることが好ましく、赤外線リンクやBluetoothプロトコル等を用いたラジオ周波リンク等であればよい。さらに、各装置60a及び60bは回転体ジャイロスコープ又は電動モータ等のオリエンテーション装置64を備えてもよい。各オリエンテーション装置64はコンピュータ46’の制御下にあり、コンピュータ46’が装置60a及び60bの各本体42a及び42bを特定の方向に向ける。これにより、例えば、コンピュータ46’は各装置本体42a及び42bを前のユーザによるエクササイズの際に本体が有したのと同じ方向に向けることができる。また、本体42a及び42bのオリエンテーションに影響を与えるコンピュータ46’の上記の能力により、コンピュータは、ユーザをトレーニングしてある平面内で望ましい非衝撃的な回転運動が起きるように本体を動かせるようにし、そのようなコンストラクティブな運動を本体に与えることができた場合には、ユーザに褒美を与える。オリエンテーション装置64の助けによりユーザが褒美を得た後、コンピュータ46はその使用を停止する。
【0029】
さらに別の学習能力向上装置40’は、ハンドル54’を有するベビーラトル(baby rattle)(ガラガラ)の形に形成されたハウジング42’を有する(図8)。その他の部分については、装置40’は装置40、60a及び60bと同様である。また、さらに別の学習能力向上装置80は、ベビーサークル(a playpen)や幼児用寝台等84の上方に吊り下げられるトリガアセンブリ82を含む。トリガ82は、ベビーサークルや幼児用寝台等84の上方に相互に支持された一連の部材86を叩く蹴る等の子供による接触に応答する。部材86は原色であることが好ましく、幾何学的な形や動物の形等であればよい。子供が部材86を蹴ったりタップしたりすることに応答して、外部スピーカ(図示せず)又は点滅灯(図示せず)が動作する。何らかの様式のパターンでユーザが要素86に叩くと、スピーカ及び/又は点滅灯の動作強度、回数等が増加する。目的は、ユーザがトリガ82の要素86を操作するうちに、ユーザの能力を継続的に向上させ、リズミカルに操作できるよう、ユーザを導くことにある。応答の強度及び/又は頻度を増強させる目的は、子供の注意を引きつけておくことと、システマチックに彼らがより向上するように意欲をもたせることである。
【0030】
図11に、学習能力向上装置10のより詳細な図を示す。コンピュータ・システム20は、プロセッサ12及びモニタ14の他に、マウス150、キーボード152、及びプリンタ156を含む。ハードディスク158は、クライエントデータ、タスク概要データ、タスク詳細データ、他のデータなどの情報を含む。
【0031】
代替の学習能力向上装置10’は、中央プロセッサ12aとリモートプロセッサ12bとを含む(図12)。中央プロセッサ12aは、プログラム管理、タスク管理、データ管理、時間シーケンス生成などに割り当てることができる。リモートプロセッサ12bは、トリガ18a、18b及びユーザ・インタフェース・ヘッドホン22のための入出力機能を管理することができる。また、リモートプロセッサ12bは、ユーザに提供される基準信号、撹乱信号(distraction signal)、ガイダンス信号などを発生する役割をすることができる。中央プロセッサ12a及び遠隔プロセッサ12bは、有線、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、又はインターネット等のグローバルネットワーク等の通信リンク163により接続することができる。
【0032】
もう1つの代替実施形態において、学習能力向上装置10’’は、中央プロセッサ12a’とリモートプロセッサ12b’とを含む(図13)。リモートプロセッサ12b’は、トリガとヘッドホンの入出力を処理する他に、キーパッド160とディスプレイ162を含むことができる。このように、リモートプロセッサ12b’、キーパッド160、及びディスプレイ162を、ユーザのベルトなどに取り付けられるような、ユーザが携帯可能な小型の携帯装置に組み合わせることができ、ユーザは、ヘッドホン22を装着し、トリガ18a及び/又は18bを操作する。リモートプロセッサ12b’は、赤外線リンク、BlueToothプロトコルなどのラジオ周波リンク、又はその他の既知のリモート・リンクでもよい通信リンク164を介して中央プロセッサ12a’と接続可能である。中央プロセッサ12a’は、リモートプロセッサ12b’のソフトウェアに変更を加え、リモートプロセッサ12b’で生成されたデータを処理するために利用することができる。他の状況では、リモート・プロセッサ12b’をスタンドアローンで動作させてもよい。
【0033】
図14に、学習能力向上装置12によって行われるタイミング評価の実例を示す。図14を参照すると、パラメータIは、基準信号が発生される時間を指す。パラメータRは、別の基準信号が発生される時間を指す。ユーザの応答が、期間「a」で生じる場合、応答は、Iで生じる基準信号に対して遅い。ユーザの応答が、期間「b」で生じる場合、応答は、Rの基準信号に対して早い。図14に示した時間的インターバルは、基準信号の発生間の各シーケンスに関して繰り返される。
【0034】
ユーザが、基準信号Iに対して期間I+Sで応答する場合、又は基準信号Rに対して期間R−Sで応答する場合、ユーザ応答は、超難易範囲(super difficulty range)内にあると考えられる。これは、極めて正確な応答と考えられる。また、これは、「極めて正確」な範囲と呼ばれることもある。期間I+Dで応答した場合、応答は、基準信号Iに対して遅いが、難易範囲Dの範囲内である。ユーザが、範囲R−Dで応答する場合、その応答は、難易範囲D内の基準信号Rに対して早いと考えられる。ユーザが、I+DとR/2の間で応答した場合、そのユーザ応答は、基準信号Iに対してきわめて遅いと考えられる。ユーザ応答が、R/2からR−Dの範囲である場合、その応答は、基準信号Rに対してきわめて早いと考えられる。
【0035】
学習能力向上装置10によって実行されるプログラム164は、ユーザが、168(図15)でプログラムを選択し起動するモニタ14上に表示されるグラフィカル・ユーザ・インタフェース166を含むデータ作成及び入力機能で始まる。170で、ファイルを作成し開くための画面すなわちメニューがモニタ14に表示され、ユーザは、172で、実行する機能を選択するように要求される。ユーザが、174で、新しいファイルを選択する場合、モニタは、176でデータ入力画面を表示する。次に、プログラムは、178で、療法士を識別する用意をする。ユーザが、182で既存のファイルを開くように172で選択した場合は、そのファイルが開かれ、180で、モードを選択するための画面が表示される。ユーザが、172でプログラムを終了するように選択した場合は、プログラムは、184で終了し、166のグラフィカル・ユーザ・インタフェースに戻る。
【0036】
次に、プログラムは、モードを選択するために、180の画面を表示するモード及びタスク選択機能に進む(図16)。180で、モードを選択する画面が表示されたとき、ユーザは、ショートフォーム(short−form)検査ルーチン184、ロングフォーム(long−form)検査ルーチン186、及びトレーニングルーチン188の中から選択する182。ショートフォーム検査モード184は、比較的低い検査/再検査精度を有する迅速な診断入力ツールを提供する。ショートフォーム検査モード184は、ガイド音なしの両手の拍手やガイド音付きの両手の拍手など、ロングフォーム検査モードで実行される検査の一部を含む。ショートフォーム検査は、主にリズム感トレーニング188を行うユーザにより、各セッションの始め及び/又は終わりに実行される。ロングフォーム検査モード186は一連の14〜16のタスクからなり、通常、ユーザにガイド信号を供給せずに実行される。ロングフォーム検査は主に、リズム感トレーニング188が期待されないとき、あるいはリズム感トレーニングの前又は後に使用される。リズム感トレーニングモード188が選択された場合、ユーザには、基準音とガイダンス信号の両方あるいはガイダンス信号だけが提示され、ユーザは、好ましくは熟練した指導者又は療法士の指導の下で、ハンドセンサ18a及び/又はフットセンサ18bの様々な操作を実行するように指示される。182で、モードが選択された後、190で、適切なタスクがモニタ14に表示され、194で、選択されたタスクに基づいて192でユーザが操作特性を選択することができる。
【0037】
次に、プログラム164は、タイミング割込処理機能を実行する(図17)。ユーザ、又はトレーニング士は、196で、「開始」機能を選択し、コンピュータは、198、200、202でメモリからのパラメータD、S及びRを呼出し、204で、呼出したパラメータに基づいてIの値を計算する。206、208で、タイマ割込みが開始され、プログラムが、I(210)で始まる。次に、プログラムは、212で、トリガ(18a、18b)のユーザ操作を確認する。212でユーザ入力を受け取った場合、そのユーザ入力は、214で処理される(図18)。212でユーザ応答を受け取らなかった場合、プログラムは、215で、基準信号を発生する時間かどうかを判定する。215で、基準信号を発生する時間であると判定された場合、プログラムは、図19に進み、そこで、216で、基準信号(ON/OFF)が活動化されているかどうかを判定し、216で、基準信号機能が活動化されている場合は、基準信号が、ヘッドホン22などで発生され、ユーザに供給される。
【0038】
次に、218で、カウンタがゼロに減分されたか、トレーニング士が「停止」機能を選択したかどうかが判定される。カウンタは、各モードの最初で設定され、一般に、選択されたモードの機能の長さを有する。カウンタが、ゼロでなかった場合、プログラムは208に進み、210で別のティック(tick)が処理され、プログラムは、ユーザ入力を確認し(212)、基準トーンを処理する(215)。218で、カウンタがゼロであるか又はトレーニング士が「停止」機能を選択したとき、プログラムは、モード選択表示画面(180)に戻る。
【0039】
図18で、時間的評価機能が実行される。214で、ユーザ入力を受け取ると、プログラムは、220で、プロセッサ・ティック(U)の値を読み取り、222で、経過時間パラメータ(E=U−I)を計算する。224で、パラメータAが更新される。パラメータAは、基準信号に対するユーザの平均応答であり、これは、数ミリ秒に維持される。Aの値は、療法士による監視とデータベースへの記録のためにモニタ14に表示されてもよい。標準的な応答の使用を例示するが、データベースは、ユーザによるすべての応答を、数ミリ秒早く又はミリ秒遅く記憶することができる。226で、パラメータHが更新される。パラメータHは、特定の検査中に行われたユーザ入力の数である。
【0040】
次に、228で、Eの値がI以上でI+Dよりも小さいかどうかが判定される。その場合、230で、遅い応答を受け取ったことが決定される。次に、232で、パラメータEがI+Sよりも大きいかどうかが判定される。大きい場合は、234でガイダンス信号が発生され、特定のモードがガイダンス信号のユーザへの提示を必要とする場合に、ヘッドホン22に送られる。ガイダンス信号は、オプションのトレーニングモード188の間に発生されるが、ロングフォーム検査モード186又はショートフォーム検査モード184のタスクのうちの1つの間は発生されないことが好ましい。232で、Eの値がI+S以上であることが判定された場合は、超難易範囲内の遅い応答を受け取った。特定のモードで、ユーザへのガイダンス信号の提示が要求された場合でも、ガイダンス信号は、超難易範囲内の応答減少のために発生されないことが好ましい。これにより、ユーザは基準信号だけが聞こえガイド信号が聞こえない、これはユーザが超難易範囲内で応答したことを示す。
【0041】
228の要件が満たされない場合は、236で、EがI+Dよりも大きくかつR/2よりも小さいかどうかを判定する。そうである場合は、238でユーザの応答がきわめて遅いと判定され、234で特定のモードがガイダンス信号の発生を要求する場合には、適切なガイダンス信号が発生される。236の条件が満たされない場合は、240で、EがR/2よりも大きくかつR−Dよりも小さいかどうか判定される。そうである場合は、242できわめて早い応答を受け取ったかどうかを判定し、ガイダンス音が発生されている場合には、234で適切なガイダンス音が発生される。240で条件が満たされない場合は、244で、EがR−Dより大きくかつRよりも小さいかどうかが判定される。そうである場合は、246で、早い応答を受け取ったかどうかが判定され、248で、その応答が、超難易範囲よりも先かどうかが判定される。そうである場合、ガイダンス・トーンが発生されている場合には、234で、適切なガイダンス・トーンが発生される。248で、EがR−SとRの間にあると判定された場合は、ガイダンス・トーンが発生されている場合でもガイダンス・トーンは発生されない。これは、ユーザの応答が超難易範囲内にあることをユーザに示すものである。
【0042】
このように、学習能力向上装置10、10’、10’’、40、40’、60a、60b及び80は、幼齢の子供を含むユーザに、ユーザの顕在又は表面的挙動を伴わない学習スキルを教える能力を提供する。これは、まだ顕在表面的挙動的タスクを行うことができない極めて幼齢の子供が本発明者の以前の特許に記載の技術の恩恵を得ることを可能にするために特に重要である。これは、ユーザの学習への欲求に訴え、ユーザが興奮する刺激で応答することにより達成する。また、ユーザがコンストラクティブな動きのパターンを行う場合、ユーザは褒美を得る。装置40、40’、60a、60b及び80は、装置の有用性をさらに向上させるために、他の装置(動物のぬいぐるみ、モビール等)と組合せることも可能である。装置40、40’、60a、60b及び80は、子供が長く続けるほど、子供へより多くの褒美を与える。これは、子供が脳のマルチタスク機能を採用し保持する能力を増大する。また、装置40、40’、60a及び60bは、開示内容を本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する同一譲受人の米国特許第60/219,321号(1999年8月13日出願)に記載の神経学的葛藤の診断方法及び装置(NEUROLOGICAL CONFLICT DIAGNOSTIC METHOD AND APPARATUS)と共に用いることもできる。
【0043】
他の変形は当業者には自明であろう。図10に簡略的に示される学習能力向上装置70は、一連のサブトリガ74で構成されたトリガ72を有する。この装置の残りの部分は図示されないが、図1に示すものと同様である。ユーザにサブトリガ74のパターンを提供し、基準信号にできるだけ近い特定のパターンでサブトリガを操作するように指令する。基準信号は、ユーザに提供される聴覚若しくは視覚信号、又はユーザに供給されない内部信号とすることができる。ユーザが、できるだけ基準に近いパターンでサブトリガ74を操作することに成功すると、当業者にとって明白であろう方法で成功結果に対する褒美が提供される。
【0044】
全ての学習能力向上装置10、10’、10’’、40、40’、60a、60b、70及び80の場合において、基準信号は、ユーザの動きに依存しない制御部によって内部的に発生されるか、又はユーザによる以前の動きの順序に応答して発生される。例えば、ユーザは基準信号なしに2〜10回以上トリガを操作してもよい。制御部はこの操作を分析し、ユーザの以前の操作における平均発生間隔又はテンポに基づいて基準信号を生成する。制御部は、ユーザの操作平均のテンポが変化すると、基準信号を継続的に調整するようにしてもよい。ガイド音は、ユーザのトリガ操作により影響される基準信号にユーザが集中する能力を向上させるためにユーザに供給する。同様の原理を用いることにより、個別のトリガを操作する2名以上のユーザによるインタラクティブグループにおいて、グループのトリガ操作の組合せの平均を用いて基準信号のテンポを設定することができる。または、グループ内の一人だけが基準信号のテンポを制御するように用いられてもよい。基準信号は、ユーザに常時供給してもよいしユーザの内部タイミング機構にユーザが厳密に応答できるように周期的に中断させてもよい。基準及びガイダンス信号は聴覚的、視覚的、又は両者の組合せであればよい。
【0045】
具体的に説明した実施形態の変更及び修正は、均等論を含む特許法の原理に従って解釈されるような併記の特許請求の範囲のみにより制限されるように意図された本発明の原理から逸脱することなく行うことができる。
【0046】
添付書類A

Figure 2004500591
         インタラクティブメトロノーム効果
生後間もなく発達し始める注意能力は、学習、集中、思考、他人との交流及び基本的な学力の習得などの技能に不可欠な要素である(Greenspan & Lourie, 1981; Greenspan, 1997; Mundy & Crowson, 1997)。注意の持続、競合する衝動(competing impulse)の抑制及び共同注意(joint attention)への参加における相対的な欠陥は、注意、学習及び発達の障害に見られる。これらの欠陥は注意欠陥障害(ADD)、広汎用性発達障害(自閉症スペクトル障害)、言語障害、運動障害及び読み書きや算数に関連する特定の学習障害等を含む臨床的障害のいくつかである(Mundy, 1995; Barkley. 1997a)。
運動のプランニング並びにシーケンシング、リズム感、及びタイミング等の広範な要素が注意力問題に関連することは、増々増加する数の証拠が示唆している。Barkley(1997b)の主張によると、運動パターン及び行動の調節及びシーケンシング等の抑制及び遂行機能における欠陥は、注意欠陥多動性障害(ADHD)を理解するために重要であるとされている。抑制(Schonfeld, Shaffer & Barmack, 1989)、速さ、リズム、協調及びオバーフローを含む運動調節の様相と注意との重要な関係は、数人の研究者(Barkley, Koplowitz, Anderson & McMurry, 1997; Denckla, Rudel, Chapman & Kriger 1985; Piek, Pitcher & Hay, 1999)が主張している。Gillberg(1988)は(DAMP症候群と名づけた)注意、運動制御及び知覚における欠陥を有する子供のグループについて報告した。近年の研究において、Kadesjo(1998)は注意欠陥と運動の不器用さとの間には相当共通する部分があることを見出した。この子供のグループにおいては、注意に関する問題と運動に関する問題の両方をもっている場合には予後が悪化する傾向があった(Heiigren, Gillberg, Gillberg & Enerskog, 1993; Heiigren, Gillberg, Bagenholm & Gillberg, 1994)。最近、Piek(1999)は、ADHD患者の注意散漫症状の重症度は、協調運動の困難性を予測する重要な要素であることを報告した。さらに最新の研究では、発展性協調運動障害を持つ全子供の約半数は中度から重度のADHDの症状を有し、7歳時にDCDと診断されることと10歳時に読解力が不足することの間には関連があることを示唆している(Kadesjo & Gillberg 1999)。
ダイナミックシステム理論(dynamic systems theory)(Smith & Theien, 1993; Gray, Kennedy & Zemke, 1996a, 1996b)用いて子供の適応・不適応行動を理解する発育の個人差関係(DIR)モデル(Developmental Induvidual−Difference Relationship model)(Greenspan 1992; Greenspan & Wieder, 1999)によると、子供は、学校や家庭における多行程行動への参加及びその実行等の複雑な適応パターンを構築するために、運動のプランニング及びシーケンシング等の各種のユニークな処理能力を物理的環境や他者との対話に利用している。さらに、ADHDに関係する神経ネットワークと運動プランニング及びタイミングの調節とはかなり共通する部分がある。これらのネットワークは脳の前頭前部及び線条体領域に関連する。ファンクショナルMRI評価を用いた最近の研究は、ADHDを伴う子供の場合、高度な運動制御に係わる前頭前部系における活性が通常より低いことを報告している(Rubia et al., 1999)。
運動調節と注意及び遂行機能との関係は、運動のプランニング、シーケンシング、タイミング及びリズム感の強化を目的とした技術が注意及び学習能力を改善するのに役立つ可能性があることを示唆している(Greenspan, 1992)。1992年に開発された従来のミュージックメトロノームを改良した特許取得済のPCベースのインタラクティブ型ミュージックメトロノームであるインタラクティブメトロノーム(Cassily, 1996)は、運動調節に関連すると仮定されている中枢神経系の多くの基礎的な能力を促進する新しい教育技術を提供する。インタラクティブでないメトロノームは1696年にEtienne Loulieによって発明されて以来、時間的教育のツールとして用いられてきた。インタラクティブメトロノーム(IM)は、最新のコンピュータの能力を利用してこの伝統的なツールにインタラクティブな要素を取り入れた初めてのものである。ユーザが自分の時間的精度をユーザ自身が精神的に評価しなければならなかったのに対し、IMはユーザが一連の指示された動きを行う際に、ユーザ自身の時間的精度を表すためにユーザに正確な(0.5ミリ秒以内)リアルタイムガイド音を提供する。トーン及び空間的に変化するガイド音により、ユーザは、プランニング及びシーケンシング及びタイミングの誤差が生じた場合、その誤差を着実に修正することができる。 予備研究は、運動調節のプランニング、タイミング及びリズム感を伴うIMにおける個人パフォーマンスレベルが、発育、学習及び注意障害の重度、学力の改善及び在学中の年齢相応のパフォーマンスの変化と相関関係があることを示した(Kuhlman & Schweinhart, 1999)。IMでトレーニングした様々な発育及び学習障害持つ特別教育学級の子供達は、このようなトレーニングを受けなかった同様のグループが同じ期間中に何ら回復を示さなかったのに対し、運動パフォーマンスの回復を示した(Stemmer, 1996)。
近年の研究においては、IMトレーニングがゴルファーの運動制御、集中力 及び運動能力を改善できることを示した(Libkman & Otani, 1999)。現在の研究は、DSM−IV(APA, 1994)の注意欠陥障害の基準に当てはまる子供のグループに対して行うIMトレーニングの初めてのコントロールされた臨床トライアルである。この研究の目的は、ADHDと診断された子供のグループの認知スキル及び運動の選択された様相に関するインタラクティブメトロノームの効果を確認することである。
研究デザイン
この研究は実験的プレテスト・ポストテスト測定デザインを用いた(第1図参照)。
【表1】
Figure 2004500591
被験者
対象者は、この研究が行われた大メトロポリタン地域内のADHDを伴う6〜12歳の男子から選抜された。地域の学校区域、内科医、精神分析科医、精神科医及び地方新聞での広告を介して、地元の小児科医、小児科のサブスペシャリスト及び/又は精神科医/精神分析科医によりDSM−IV分類で注意欠陥多動性障害にあてはまる臨床診断の証明を持つ75人のボランティアを採用した。テスト管理者は、無作為に特定された子供をそれぞれ審査し、プレテスト及びポストテストを行った。全てのテスト及び治療は、対象者の保護者に金銭的な負担をかけることなく行われた。全テスト管理者は、それぞれのテストを管理する資格を付与された職業精神測定士又は免許をもつ作業療法士(OTR)である。テスト管理者は研究の目的及び誰が何の治療を受けたかを知らされなかった。
上記のスクリーニングの結果、19人の対象者は、臨床又は研究の規準に合わない、又は、重度の学習欠陥、認知欠陥、神経性障害、不安症若しくは鬱症を有するため、ボランティアの集団から外した。この群において合格した56人の被験者は、人口統計的に、6〜12.5歳で86%が白人、14%が他の人種であった。対象者の親又は保護者の内、32%は$40,000未満、38%は$40,000〜$69,000、30%は$70,000以上の所得があった。80%の対象者は大学教育を受けた親を有した。
保護者及び子供の両者には、この研究の目的が「ADD/ADHDの治療及び対処における非薬学的方法の使用の調査」及び「この研究に用いられる治療はインタラクティブなコンピュータベースの治療プログラム」であることが伝えられた。また、両者は最終的に全ての被験者が全ての治療を受けることを伝えられた。そして、この研究に関するこれ以上の情報は、治療及びポストテストが完了するまで提供されなかった。一人の対象者は管理者に対し好戦的であったため、二日目の後、研究から除外された。調査が完了した後、ビデオ群及びコントロール群の両方の被験者はIM療法を受けた。
手 段
4つの主要なパフォーマンス分類を評価対象とした。尚、評価手段は心理学、作業療法及び教育団体において最も一般的に使用されているものから選択した。信憑性及び有効性が示された評価手段のみを使用した(各手段の参考文献を参照)。下記手段のサマリースコア及びサブテストスコアを、以下の分野を評価するために用いた。
注意力及び集中力 1)Tests of Variables of Attention(TOVA)は25分間のコンピュータベースの試験であり、ADHDの客観的判定に最も広く使用されている手段の一つである(Greenburg & Dupuy, 1993)。 2)Conners’ Rating Scales−改訂版(CRS−R)教師・親用は親及び教師が答える質問表であり、ADHDの主観的判定に最も広く使用されている手段の一つである。(Conners, 1990)。 3)Wechsler 子供用知能テスト−第3版(WISC−III)は子供用知能テストとしてよく知られており、広く受容されている(Wechsler, 1992)。 4)Achenbachの子供の行動チェックリストは、保護者が質問表に答え、内在化した問題及び外面的行動を測定する(Achenbach, 1991)。
臨床機能( Clinical Functioning  1)Conners Rating Scale。 2)Achenbachの子供の行動チェックリスト。 3)感覚プロフィール‐聴覚、視覚、活動レベル、味覚/嗅覚、身体/位置、動き、触覚、感情/社会機能を評価する(Dunn & Westman, 1995)。 4)Bruininks−Oseretskyの運動効率テスト(B−O)(選択されたサブテスト)は両側の協調運動、上肢の協調運動、及び上肢の速さと器用さを評価する(Bruininks, 1978)。
学力及び認知力 1)Wide Range Achievement Test − 3(WRAT3)(読み書き)は読解(reading decoding)、スペリング及び算数計算を評価する。 2)言語表現テスト(LPT)は基礎言語を評価する。
投薬スケジュールと日周性を制御するために、一日の同じ時刻に、プレテスト及びポストテストを対象者に行った。等価な形式を提供したテストに関しては、異なるフォームがポストテストに利用され、その後プレテストに利用された。プレテストとポストテストとの間の期間は4〜5週間であった。
IM治療及びビデオ治療コントロール群の管理者
IM及びビデオ群被験者は、両群の被験者を治療する雇われた管理者に無作為に割り当てられた。管理者は大学院学生、大学生、及び/又は上位の学位を有さず、正式の治療や教育の経験のない個人であった。各管理者は、IMとビデオゲームの両方に関して、等しく六時間の教育を受けた。
IM群とビデオ群、両者のための環境と治療スケジュールを対等なものにした。管理者は、セッションの構成、会話に費やされる時間及び与えられる激励の量を制御する、両群の対象者のための毎日の治療養生法ガイドブックレットに従った。対象者は、自分の経験を他の対象者と分かち合わないように要求された。
治療−インタラクティブメトロノーム及びビデオゲーム
インタラクティブメトロノーム 装置
研究に用いられた特許製品であるIM装置は、ペンティアム(登録商標)コンピュータとIMソフトウェアプログラムと2つのヘッドフォンと2個の接触感知トリガからなる。一方のトリガ(掌側に接触センサが取り付けられた特殊なグラブ)は、手拍子をする際にトリガをつけた手がもう一方の手と接触すること、又は、一方の手が腿をタップすることを正確に感知する。他方のトリガ(床に置かれた平らなプラスチックパッド)は、つま先や踵がトリガをタップすることを感知する。
被験者がヘッドフォンからの聞こえる安定したメトロノームの基準ビート音に合わせて手足をタップしたとき、トリガはケーブルを介して信号をIMコンピュータプログラムに信号を送る。IMは基準ビートを基準にタップの発生時点を正確に分析し、瞬時にタイミング情報をガイダンス信号に置き換える。被験者は各タップが発生する度にこのガイダンス信号を聞くことができる。ガイダンス信号音のピッチ及び左から右へ変化するヘッドフォン位置は各タップの精度に応じて精密に変化した。IMプログラムは、画面上にミリ秒単位で表示されるプランニング及びシーケンシング精度スコア(IMスコア)を発生し、被験者の応答がどの程度基準信号に合っているかを、その発生と同時に管理者に表示する。各エクササイズの後、被験者は各自のIMスコアを見ると、彼らはもっと上手くなりたいという意欲を持つようである。
IMトレーニング IM治療の目的は、被験者が能力を向上し、内面的な思考や外部からの撹乱による割込みなしに長い時間選択的に注意できるように助けることである。単純な手足の動きのエクササイズは、基礎となる精神集中向上プロセスをシステマティックに外部から促進するために用いられる。各対象者は1時間のIMトレーニングセッションを15回(1日1回)、3〜5週間にわたって行った。各セッションは、毎日のレッスンブックレットに指示される4〜8エクササイズを特定の回数繰り返すことからなる。エクササイズは1分間に54回繰り返すプリセットされたテンポで行われ、1エクササイズ中の繰り返し回数は第1セッションの際の200回から、第9セッションの際の最高2000回まで増加した。
13種のIM治療用エクササイズは、被験者の新しい身体運動の技術を発達させるためでなく、被験者が精神集中の向上に努力を傾けることを助けるようにデザインされた。これらエクササイズは、手拍子、大腿上部に片手のタップ、フロアトリガにつま先で交互のタップ、踵で交互のタップ、片方のつま先又は踵だけのタップ、大腿部に一方の手のタップとフロアトリガに反対側のつま先のタップを交互に行う、片足でバランスを取りながらの他方のつま先のタップを含む。
第1回のIM治療セッションを開始する前に、IM被験者はタイミングパターンを認識する能力、選択的に一つのタスクに注意する能力及び単純な動作修正を行う能力を評価する自動IMプレテストを与えられる。また、IMプレテストは、被験者がIM治療の初期段階で検討が必要となる1個以上のプランニング及びシーケンシング障害パターンを有するか否かを示した。IM治療の処方はデイリートレーニングガイドブックの指令に応じてデザインされ、段階的に行われる。
第1段階においては、管理者は被験者がIMプレテストにより認識された現在有するプランニング及びシーケンシング障害パターンを打破するように助ける。最も多く認識された6種のプランニング及びシーケンシング障害パターンは:(1)解離(Disassociative)(応答は混乱的で無作為及びビートとは全く関係ない−3人);(2)反同調(Contraphasic)(対象者の応答は数ビートの間に常にビートからはずれビートの中間に移動する−6人);(3)超バリスティック(Hyperballistic)(対象者は不適当なす早い衝撃的な動作を用いる−16人);(4)過度予測(Hyperanticipatory)(応答が継続的に基準ビートのかなり前で発生する−18人);(5)過少予測(Hypoanticipatory)(応答が継続的に基準ビートのかなり後で発生する−1人);(6)聴覚過敏(Auditory Hypersensitivity)(対象者は、最後のテストタスクの際ヘッドフォンミックスに追加されたコンピュータが発生するガイド音によって異常に撹乱され、彼らのIMmsスコアに示されるように、このタスクのスコアはガイド音が無い前の13エクササイズのスコアより2〜3倍精度が落ちている−7人)。
最初のIM治療セッションは、被験者が被験者自身の動作によりトリガされた音と安定したIMメトロノームビート音とを区別する方法の学習を助けることのために費やされた。被験者は、繰り返しパターンをビート間のどの時点でも止めず継続的に反復する、スムーズ且つ制御された手足の動きをするように指示される。被験者は、彼ら自身の思考や周囲で起こることに割込みされず、メトロノームのビートに焦点を合わせるように繰り返し指示される。被験者が、被験者の有するプランニング及びシーケンシングパターンを打破し、処方ブックレット中に指示されているIMミリ秒スコア平均を達成した場合、彼らは、IM治療プログラムの第2の異なるフェーズを始めるために必要な、適切な制御及び精度を達成したと考えた。
IM治療の第2段階では、被験者は、安定した基準ビートだけに注意の焦点を合わせ、彼らのトリガにより発生するガイド音や内面的思考や周囲の無関係な刺激を無視するように指示される。また、彼らは、全く意図的な調整なく、彼らの動作パターンを繰り返し続けるように指示される。このようにした結果、通常被験者のスコアに明らかな改善が得られ、努力をせずにビートに合い続けるという楽しい体験は、積極的な動機付け効果を有するようである。セッションごとに、被験者は中断なしにメトロノームビートに選択的に集中できる時間が長くなり、それに対応するように彼らのIMプログラムスコアは向上する。ほとんどのIM被験者は、彼らのトレーニング処方の際、できる限り良いスコアを達成するように強い意欲をもつように見受けられた。IMトレーニングのスコアによれば、IM群の各被験者は全員、彼らのプランニング及びシーケンシングを改善し、彼らのトレーニングが終わる頃には、著しく長い時間、中断なしにタスクをやり続けることができた。
ビデオコントロール群のプラセボコンピュータゲームトレーニング活動
市販のPCベースのビデオゲームから5つの非暴力的ゲームが、ビデオコントロール群のプラセボ治療に用いられた。各ゲームは、目と手の協調運動、高等な精神プランニング及びマルチプルタスクシーケンシングに関連する。各ゲームにおいて、対象者はコンピュータプログラミングを相手にプレイし、新しいレベルに入る毎に、プレイが次第に難しくなる。
管理者は、IM処方ブックレットの場合と同様にデイリービデオ群トレーニング処方ブックレットに従った。ブックレット中の指示はIM群が受けるような監視、注意及び補助の形式を提供する。各対象者は1時間のビデオトレーニングセッションを15回(1日1回)、3〜5週間にわたって行った。各トレーニングセッションはいくつかのビデオゲームエクササイズを含み、対象者が各ビデオゲームエクササイズに費やす時間は、最初のセッションから最後のセッションにつれて一般的に長くなった。
分 析
サンプリングデザイン及び結果
全56被験者のプレテスト完了に続いて、マッチドランダムアサインメントプロセス(matched random assignment process)が3つの治療群を形成するために用いられた。マッチングプロセスには3個の要素が用いられた:薬物投与量(ミリグラム/体重)、被験者の年齢、TOVA・ADHDスコアにより測定されたADHDの重度。これらの要素は、薬物治療の効果、発育年齢差、ADHDの重度を制御するために選択された。これら3個のマッチング変数の分散の分析は、3つの比較群の間で、有意(significance)レベルがp≦0.05のとき有意差がないことを示した。3つの人口統計学的変数(対象者の人種、親が受けた教育、親の所得)のカイ2乗分析は上記p≦0.05で統計的有意差はないことを示し、3つの比較群は3つの社会経済学的要素について同等であることを示唆した。
58個のプレテストの要素の分散の分析は、3つの比較群の間に1つだけ統計的に有意差があることを示した。有意差テストのためのサコダの表(Sakoda’s table,(1974))は、58有意テストの内のこの1つの有意差が偶然に発生する確率はp>0.50であると示し、この単一発生は偶然差異(chance difference)であると推定する。残りの57要素から得られたp値はp>0.05を超えた。
パターン分析
58テストスコアのパターン分析は各群のプレ及びポストテストフェーズ間の平均差異(mean difference)の全体的な方向を検査した。分析を行う際、各テストの平均(プレテスト=P1、ポストテスト=P2)が計算され、P1とP2との平均差異が求められた。各群の平均差異は、変化が各テストのための所望の方向における向上を又は低下を示すかによりに2分化された。たとえば、3群のウェスラーディジットスパン(Wechsler Digit Span)サブテストのP2−P1平均差異はそれぞれIM=+0.473、コントロール=−0.278、ビデオ=−0.054であった。平均差異は、IM群のパフォーマンスは向上したのに対し、コントロール及びビデオのパフォーマンスは低下したことを示した。同様の分析は58テストスコア全てについて行われた。
このパターンを統計的にテストするために、二項テストが用いられ、2分化対(dichotomous pair)(向上vs.低下)の割合が偶然発生であるか(但し、向上又は低下いずれかの確率は0.50)、又は方向性割合(directional proportion)が非偶然事象を反映するほど異常であるかを求めた。二項テストを用いる根拠は、もし変数の多数が全体として異常な方向性の傾向(例えば、向上したパフォーマンス)を示す場合、これは変化全体のパターンが関心に値することを示すという仮定に基づく。二項テストは、個々の変数を一つずつ検討した場合には検出しない組み合わせ方向性パターンの検出が可能となる。
パターン分析は以下のことを示した。コントロール群では28個の変数のスコアが向上、30個の変数のスコアが低下した。この結果は、p=0.8955という高い偶然発生確率を有し、統計的に有意な組み合わせ方向性パターンは存在しないことを示唆した(Norusis, 1993)。IM及びビデオ群の分析は統計的に有意な向上/低下を示した。IM群においては、58個中53個の変数が向上を示した(p≦0.0001)。ビデオ群においては、58個中40個の変数が向上を示した(p≦0.0058)。両群は、コントロール群に対しパフォーマンスにおいて統計的に有意なパターン増加を示した。IM群は、ビデオ群より著しく良好な向上を体験し、IM治療がビデオコントロール群の体験を上回る統計的に有意な付加的な効果を発生することを示唆する。
有意差の分析
パターン分析の結果、テスト平均差異の全体的な向上/低下特性を認識できたが、これら差異の大きさは検討しなかった。プレテスト/ポストテスト反復測定デザインが用いられたため、反復測定の分散の分析(SPSS, 1988)が58個の変数のそれぞれについて行われた。このアプローチは、各テストスコアにおける3つの治療群の効果を別々に観察するために選択された。しかしながら、このアプローチの1つの不利な点は、タイプ1エラーが増加する可能性があることである。
分析された58個のテストスコアの内、12個は統計的に有意な相互作用効果(p値の範囲が0.047〜0.0001)を有し、幾つかの治療の組み合わせとサブグループ平均が異なること、及び/又は、統計的に有意なプレ−ポストテストの差があったことを示唆した。58個の有意テストの内の12個の有意差はp≦0.001(0.05信頼レベルにおいて、Sakoda, 1974)であり、これらの差は偶然発生ではないことを示唆する。さらに、58の個別の実験全体での起こり得るタイプ1エラーの数についてのケッペル(1973)の計算値は2.9であった。よって、これら12の統計的有意差は、計算された起こり得るタイプ1エラーの数である2.9を遥かに上回り、これらの差異は実際に統計的に有意な差であることを示唆している。
上記の統計的に有意な効果の中に、七つの統計的有意差相間(between− phases)効果が見出された(p値の範囲が0.023〜0.0001)。この分析は、IM治療群が、概念間の類似性と差異を識別すること、及び彼等の親によって報告されているような攻撃的な行動の低下を経験することにおいて、彼等の能力に統計的に有意な向上を見出した。IMとビデオ治療の両方が、三つの感覚プロフィール(Sensory Profile)サブテストで統計的に有意な向上を生み出し、このことは、両群がこれ等の治療で提供される注意と活動から利益を与えられていることを示唆している。又、子供の行動チェックリストに基づく親の報告書により、攻撃的行動に関して、IM群では統計的に有意な低下を示し、ビデオ群にでは統計的に有意でない向上を示し、制御群では向上が見られなかったことがあきらかとなった。
残る五つのテストは有意に異なる相互作用効果を有していた(p値0.0001から0.047の間で)。これら五つのテストはWRAT−3読字サブテストとオミッシヨン(Omissions)、RTバリアビリティ(Variability)、RTバリアビリティ(Variability)総合標準偏差(Total−STD Deviation)、及びADHD全スコア(Total Score)を含む注意変数(The Variables of Attention)(TOVA)の四つのテストを含んでいた。有意な相互作用効果は、ポストテストIMパフォーマンスが、プレテストパフォーマンスより有意には向上していないが、それにもかかわらず、コントロールとビデオ治療のポストテストパフォーマンスに比べて統計的に有意なより高度なパフォーマンスを示したということを示唆する。五つのテスト全てに対して、差異のパターンは同等であった。即ち、IMパフォーマンスは向上したが、コントロールとビデオ両パフォーマンスは低下した。
要約すると、パターン分析の結果、IMとビデオ両群については、58テストスコアに全体にわたって統計的に有意な改善パターンを経験したことが明らかとなった。更に、IM群はビデオ群よりも統計的に有意により強い改善パターンを有し、ビデオ群が40であるのに対し、53テストスコアで向上を示した。このことは、ADHD障害を伴う男の子供については、IMトレイニングが、ビデオ群よりも強い向上パターンを生み出したという仮説を裏付けている。
テスト平均値の分析は、群と治療の種々の組み合わせの中で統計的に有意な量的変化を有する12ファクターを見出した。IM群は、他の二つの治療群に比べて、プレテストに比べてポストテストで、類似性と差異の識別及び攻撃問題の減少において、統計的に有意な向上を示した。IMとビデオ両群は、三つの感覚処理タスクと衝動/多動に関する両親の報告書において統計的に有意な向上を示した。しかしながら、IM対象者の両親だけが、他の二群の両親に比べて、治療期間の後に、かれ等の子供達を統計的に有意に攻撃性が減少した(p≦0.001)と評価した。更に、読字及び注意の四特性を計測する五つテストにより、他の二つの治療群に対するパフォーマンスに比べて、IM群が統計的に有意により高いポストテストパフォーマンスを有することが明らかになった。
議 論
結果は、IMインターベンションを受けたADHDを有する少年達は、ビデオ治療を受けている少年達やインターベンションを受けないコントロール群の少年達よりも、注意、運動制御、言語処理、及び読字の領域において、並びに攻撃を調整する能力に於いて有意により向上したことを示した。ビデオゲームのコーチを受けた少年達は、幾つかの尺度では、コントロール群よりも向上し、集中した知覚活動と支援だけで、機能の選択された領域に対して役に立つことを証明した。しかしながら、ビデオ群は又、集中力の一貫性、応答時間、及び全体的な注意力のような調整及び制御を伴う特定の領域ではパフォーマンスが明らかに低下した。
他方、IMトレーニングは、誤差と散漫性の欠如、応答時間の一貫性、及び全体的な注意力を計測する一連のTOVA注意力タスク、特定言語(即ち、類似性と差異)、学問的タスク(読字)、及び攻撃の制御に関して、ビデオ治療群よりも統計的に有意な正のゲインを含む向上したパフォーマンスを明白に示した。更に、パターン分析が、多数の数の評価を用いることの効果を制御するために使用され、複数の群のパターン間の差異は統計的に有意であると証明した。NIH Consensus Statement(1997)は、ADHDインターベンションに関する研究は、注意深い大人の相互作用の全体としての肯定的な効果だけのために、適切に制御しなければならないと主張している。NIHガイドラインと一致して、この研究における三群の内の二群は、治療期間に大人の注意を受けた。
この研究の方法論的な考慮と制約は以下のものを含む。定義された年齢範囲の男性だけが、年齢と性による変動を最小にするために含まれており、結果を女性及び他のADHD男性年齢群に一般化するのを制約している。評価によって計測される変数は、注意、運動制御、言語、認知、及び学習の選択された面に限られている。
この研究に於いて、IMトレーニングは多くのパフォーマンス能力に影響を与えた。肯定的な変化に対する可能な説明は、これ等のパフォーマンス分野の各々に於いて、運動のプラニングとシーケンシングが中心的な役割であるということである。ダイナミックシステムモデル(Smith & Thelon, 1993)では、活動をプランしシーケンスする能力のような重大な変数が、注意力などの広範な適応機能に影響を与える(Greenspan, 1992)。
現在の研究の結果は更なる研究のための方向を示唆し、その方向は、(メトロノームトレーニングに対する異なる応答パターンに関連する特徴の識別を可能にするであろう)より多くの人数に対して現在の研究を繰り返すこと、女性に対して現在の研究を繰り返すこと、及び異なる環境背景の潜在的な要素を観測するために社会経済的により多様な人々に対して現在の研究を繰り返すことを含む。又、更なる研究が、メトロノームパフォーマンスと子供の処理プロフィールの両方に基づいてサブグループを研究することを可能にするであろう。
又、IMトレーニングプロセスの具体的なバリエーションを開発する必要があり、そのバリエーションは、セッション数、全般の繰り返し、時間的精度のゴール、及びフォローアップ時間の長さ(IM効果の安定性を観測するための)を増大させる事を含む。更に、ダイナミックシステムと運動調整に関連している基礎となっている中心神経システム機構の両方を理解すること、及びIMトレーニングがこれ等のプロセスに影響を与える方法をもっと充分に理解するためには、更なる研究が必要である。IMは、種々の知覚運動プロセスでのタイミングに影響を及ぼすインターベンションの効果を比較するのに役立つ「タイミング」についてのデータベースと分類を作ることを可能にする始めての技術であろう。
結論として、ダイナミックシステムの全体像から(Smith & Thelen, 1993; Gray, et al., 1996a, 1996b)、運動挙動のタイミングやリズム性等の多くのプロセスが運動プラニングに影響を与える。更に、運動プラニングは、学習機会と環境的要求等の他のファクターと相互作用し、家庭、学校に於ける、並びに仲間との自己調整及びファンクショニングのパターンに影響を及ぼす。最近までは、これ等の能力を強化するインターベンションは、教育又は治療の場での明白な又は表面だけの振舞を研究の対象にするように限られていた。本研究は、IMトレーニングは、注意、運動、及び知覚運動機能、認知と学問的パフォーマンス、及び重大な注意問題を有する子供における攻撃の制御の面を向上させ得ることを示唆しており、それ故に、IMトレーニングはこれ等子供達のための現存するインターベンションを補足することができる。
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【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明に係る学習能力を向上させる方法の図である。
【図2】
本発明に係る装置のブロック図である。
【図3】
(a) 基準信号の発生に対するトリガ作動の時間関係とガイダンス信号との関連の一形式を示す図である。
(b) 基準信号の発生に対するトリガ作動の時間関係とガイダンス信号との関連の一形式を示す図3(a)と同様の図である。
【図4】
図2に示す装置により発生される視覚的表示の側面図である。
【図5】
図4の発生された視覚的表示の平面図である。
【図6】
図2に示す装置の他の態様の側面図である。
【図7】
もう1つの態様の図6と同様の図である。
【図8】
さらに別の態様の図6と同様の図である。
【図9】
図2に示す装置のさらにもう1つの態様の斜視図である。
【図10】
他のトリガ装置の平面図である。
【図11】
図2に示す装置をある程度詳細に示した図である。
【図12】
他の態様の図11と同様の図である。
【図13】
さらに他の態様の図11と同様の図である。
【図14】
基準信号の発生に対するユーザのトリガ操作(即ち、応答)のタイミングシーケンス(timing sequences)を示す図である。
【図15】
データ作成及び入力機能のフローチャートである。
【図16】
モード及びタスク選択機能のフローチャートである。
【図17】
タイミング割込みプロセシング機能のフローチャートである。
【図18】
時間的評価機能のフローチャートである。
【図19】
ユーザ信号発生機能のフローチャートである。
【符号の説明】
2   基準信号
4   トリガ
6   ユーザ
7   時間的関係
8   ガイダンス信号
10  学習能力向上装置
12  コンピュータ
14  モニタ
16  媒体
18  トリガ
22  ヘッドフォン[0001]
This application claims priority from US Provisional Application No. 60 / 229,361 (filed August 13, 1999) and US Provisional Patent Application No. 60 / 219,321 (filed August 13, 1999). Claim the right. The contents of these provisional US patent applications are hereby incorporated by reference as forming a part of the present specification.
[0002]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a method and apparatus for improving learning ability. The present invention is useful to individuals of all ages, and can also be used by infants and young children, as it provides a technique that does not necessarily involve overt surface behavior of the individual.
[0003]
[Prior art]
The contents of U.S. Patent Nos. 5,529,498 and 5,743,744 are hereby incorporated by reference. The present inventor discloses an apparatus and a method for measuring and improving neuromotor coordination. The technique disclosed in the inventor's earlier patent generates a reference signal that is repeatedly generated at time intervals, and at least occasionally indicates the reference signal to the user, and the user with the trigger generates the last reference signal. Receiving a response that predicts the elapse of a predetermined time interval from. The temporal relationship between the user's response since the last reference signal generation and the predetermined time interval is determined and that relationship is used to generate a guidance signal that is a function of the temporal relationship. The guidance signal allows the user to match the timing with the generation of the reference signal.
[0004]
In view of the remarkable success in improving neuromotor function by utilizing the techniques disclosed in the inventor's earlier patents, the inventor has developed a method for planning and sequencing training that enhances an individual's learning ability. For this reason, we considered using such a technique. As will be described in more detail below, this concept was evaluated using a peer-reviewed research project.
[0005]
It is important to provide young children with the very useful ability of rhymicity training disclosed in the inventor's earlier patent. “Inside the Brain. @ Revolutionary Discovery of How the Mind Works” by Kotulak, R.Andrews & McMille PublishingAs described in (Andrews McMeel Publishing) (1997), the brain can learn for life, but is not comparable to activities that occur early in childhood. Children who are not completely independent can walk, talk, analyze, worry, love, play, explore in their first three years of life, and have a unique emotional personality Build a very complex new brain that forms
[0006]
While the technology described in the inventor's patents provides immense benefits to the user, the inventor has found that improvements in the above technology can increase this advantage.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In one aspect, the invention provides a method for improving a user's learning ability. The method includes generating a reference signal at a time interval, providing a trigger and receiving operation of the trigger by a user. The method also includes determining a temporal relationship between actuation of the trigger by the user and generation of the reference signal. It also includes generating a guidance signal that is a function of the temporal relationship and providing it to the user occasionally.
[0008]
An apparatus according to an aspect of the present invention includes a user operation trigger for receiving a user operation and a control unit. The control unit generates a reference signal at time intervals. Further, the control unit obtains a temporal relationship between the operation of the trigger by the user and the generation of the reference signal. Further, the control unit provides the user at least from time to time with a guidance signal that is a function of the temporal relationship. If the user's trigger operation is within a certain range, the guidance signal is not substantially provided to the user. The specific range includes the occurrence of the reference signal. Preferably, the particular range is from about 15 ms before the reference signal to about 15 ms after.
[0009]
An apparatus according to another aspect of the present invention includes a user operation trigger that receives a user operation. The apparatus includes a control unit that generates a reference signal at a predetermined time interval and determines a temporal relationship between a trigger operation by a user and the generation of the reference signal. Further, the control unit generates an instruction signal for instructing a trigger operation by the user. Preferably, the control unit generates the instruction signal to selectively instruct the user to operate the trigger either before or after the reference signal.
[0010]
According to a more specific aspect of the invention, the indication signal is provided by a visual output and indicates movement in a particular direction (eg, moving forward along a road, etc.). The instruction signal selectively instructs the user to operate the trigger either before or after the reference signal by alternately moving laterally with respect to the displayed direction of movement. Further, the instruction signal may indicate a user's response to the instruction signal, such as by changing the speed of the movement in a specific direction.
[0011]
According to another aspect of the invention, the control has an audible output supplied to headphones having left and right speakers. The auditory signal supplied from the control unit to the headphone speaker changes the spatial perception of the guidance signal in the user's brain. The guidance signal is generated such that the spatial perception of the guidance signal by the user changes as a function of the temporal relationship between the operation of the trigger by the user and the generation of the reference signal.
[0012]
An apparatus according to another aspect of the invention includes a trigger adapted for operation by a young child user and an output for providing a signal to the user. Further, the apparatus includes a control unit responsive to a trigger operation by a user for generating the reference signal at a time interval. The control unit further determines a temporal relationship between the operation of the trigger by the user and the generation of the reference signal. The control unit further provides a guidance signal, which is a function of the temporal relationship, to the user at least from time to time with the output.
[0013]
In one aspect, the trigger includes a body having a handle adapted to be held by a young child, such as a pre-toddler, and a motion sensor responsive to movement of the body. An output that is audible, visual, or both provides a guidance signal to the user. The motion sensor may include an accelerometer, and the output generates a reward signal in response to a child rhythmically activating the body and / or a child rotating the body. Further, the body may include an orientation member such as a spinning mass gyroscope, the orientation member being operable by a control to orient the body in a particular orientation. Useful to help children progress from random movements to rhythmic periodic rotational movements that are essentially non-impacting. In another aspect, the trigger is a member suspended above a place where a child plays or sleeps and a sensor responsive to movement of the member.
[0014]
The above and other objects, advantages, uses and features of the present invention will become apparent with reference to the following detailed description and drawings.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Referring now to the drawings and the exemplary embodiments depicted therein, a method (1) for improving a user's learning ability includes generating a reference signal (2) at time intervals, providing a trigger. (4) and receiving a trigger operation by the user (6). The method further includes determining a temporal relationship between actuation of the trigger by the user and generation of the reference signal (7) and generating a guidance signal that is a function of the temporal relationship (8). Guidance signals are presented to the user at least from time to time (9).
[0016]
Appendix A, Robert J. et al. Dr. Robert J. Shaffer et al., "Effect of Interactive Metronome."R The article entitled "Training Children With ADHD" was selected as a comparative group with no intervention for 19 children who had received 15 hours of planning and sequencing training exercises according to the inventor's earlier patented invention principles for 15 hours. 7 is a result of comparison with a second control group trained in a video game. Schaffer et al.'S paper found statistically significant differences in the 12 components of performance in attention, motor control, verbal processing, and reading, and in parents' reports of improvements in regulating aggressive behavior. .
[0017]
A method (1) for improving a user's learning ability comprises a computer CPU 12 and a computer-readable medium 16 having a monitor 14 and a program loaded into the computer 12 to operate the apparatus 12, the learning ability improving apparatus 10 comprising: It is preferably performed above (FIG. 2). Computer 12 is preferably an IBM or equivalent computer with a Windows® '98 or '95 operation system, including a Pentium® processor of 100 megahertz or more and a RAM of 16 megabytes or more. Apple-based platforms may be used. The computer 12 may be a personal computer (PC), a network computer, a handheld computer such as a PalmPilot or Psion, a Nintendo Game Boy, a Nintendo PlayStation, a Sega Dreamcast, or the like. Preferably, computer 12 has a hard drive recording device that has at least 30 megabytes of free space. One or more triggers 18 can be connected to a serial port of a standard 9-pin connector of the computer 12. Computer 12 preferably has a stereo sound card (not shown) with MIDI and WAV capabilities. Computer 12 has an audible output 20 connected to a pair of stereo headphones 22. Further, the computer 12 may have a video output 24 to which a virtual reality headset 26 can be connected.
[0018]
In one aspect of Method 1, in order to change the spatial perceived location of the guidance signal in the user's brain, the audible output unit 20 uses a conventional stereo signal mixing technique to change the guidance signal. A signal is supplied to the speakers 22a and 22b of the headphone 22 so that the (guide tone) changes from the left speaker 22a to the right speaker 22b. The movement of the guidance signal can be shown as in FIG. If there is a response before the reference signal, the guide tone 8 is moved to the right side of the user's head, and if there is a response after the reference signal, the guide tone 8 is moved to the left side of the user's head. Note that the movement of the tone may be reversed. The movement of the guide tone from the left speaker to the right speaker of the headphone 22 can be performed by changing the frequency of the guide tone or by using another technique. As shown in FIG. 3B, the guidance signal 8 'is provided in a difficulty range. The guidance signal 8 ′ includes a guide tone 8 ′ a and a reference signal 2 generated when the user operates the trigger 18 within a “right-on” range before the reference signal 2 is generated. It includes a guide tone 8'b that occurs when the user activates the trigger 18 within the "exact" range after the occurrence. A specific range is set, called the "super right-on" range. This very accurate range includes the generation of the reference signal 2 and indicates that the operation of the trigger is very accurate. In the illustrated embodiment, the range from 15 milliseconds before the reference signal to 15 milliseconds after the reference signal is the difficulty range DR. However, the difficulty range DR may be wider or narrower. The difficulty range DR is set to recognize the operation of the trigger 18 by the user. If the operation of the trigger 18 by the user is performed in the range of "very accurate", the guidance signals 8 and 8 'are stopped as a reward to the user. If a "very accurate" response is made, the user will not hear any sound other than the reference signal. Alternatively, a "very accurate" response may provide a pleasant sound to the user. One example of a pleasant sound is a non-shock sound. Another example of a pleasant sound is a relatively low volume sound.
[0019]
When the response is made in the range of “exact” before the reference signal, the pitch of the guidance signal 8 ′ changes depending on how fast the user responds to the reference signal 2. In the illustrated embodiment, the guidance signal 8'a spans one or two octaves, but larger or smaller scales may be used. The guidance signal 8'b generated when responding to the reference signal within the range of "accurate" on the delay side has a higher pitch than the guidance signal 8'a. This guidance signal 8'b preferably spans one or two octaves, but may be on a larger or smaller scale. In the illustrated embodiment, the guidance signals 8'a and 8'b generated on opposite sides of the reference signal have a linear relationship. The purpose of the guide sounds 8, 8'a and 8'b is to naturally and subconsciously pull the user towards the reference signal.
[0020]
For the response (point VE) before the difficulty range DR, a sound is generated that can be distinguished from the guidance signal 8 'such as a human voice. Preferably, very fast responses say "ops" with a low tone in a human voice. Similarly, for a very slow user response (VL), a sound is generated that can be distinguished from the sound emitted by the guidance signal 8 '. For example, a human voice may say "ops" in a high tone, or vice versa. Other distinguishable sounds may be used outside the difficulty range. For example, a musical sound or a loud sound different from the guide tone 8 can be used.
[0021]
In the illustrated embodiment, the positions of the very early (VE) and very late (VL) sounds are adaptively set as a percentage of the user's average response lead time and average delay time. In the illustrated embodiment, the very early point is set to 110% of the average lead time of the user's trigger operation and the very late (VL) point is set to 110% of the average delay time of the user's late trigger operation. However, different ratios can be selected. The purpose of adapting the difficulty range to the user is to make the task sufficiently easy from the viewpoint of maintaining the motivation of the user, and to make the task sufficiently difficult from the viewpoint of continuing the challenge and improving the learning ability of the user. It is to be. If the user is able to respond in this "accurate" range several times in a row, multiple burst performance is observed. For example, goals are set so that a specific number of multiple bursts is obtained during 1000 iterations on the device 10.
[0022]
During the initial setup, the software on the medium 16 is loaded into the CPU 12, and a time card test is performed to confirm the accuracy of the time reproducibility of the time card included in the computer 12. If the time card works satisfactorily, software on the media 16 can utilize the time card to generate signals to feed to the headphones 22. Otherwise, as will be apparent to those skilled in the art, the software on the medium 16 generates tones to be supplied to the headphones 22 using MIDI files, WAV files, etc. included in the operating system of the computer 12.
[0023]
Triggers 18 may include a hand trigger 18a, a hand trigger 18b, and a foot trigger bar 18c, which allow a user to respond to a series of exercises using one or more triggers 18. Examples include clapping, clapping to a guide sound, tapping with a dominant hand, tapping with a non-dominant hand, alternate tapping with a toe, tapping with a toe of a dominant foot, tapping with a toe of a non-dominant foot, and alternating with a heel. Tapping, tapping with the dominant foot heel, tapping with the non-dominant foot heel, alternating taps with the dominant hand and non-dominant toe, alternating taps with non-dominant hand and dominant toe, balancing with dominant foot Tapping with a toe of a non-dominant foot, tapping with a toe of a dominant foot while balancing with the non-dominant foot, and the like, are not limited to these. Other exercises will be apparent to those skilled in the art. Further, the trigger can be attached to another object directly operated by the user, such as a golf club. When the user performs various exercises using the trigger 18, the reference signal and the guide signal are usually supplied via the headphones 22. However, the reference signal can be stopped from time to time, and the user can operate only the guidance signal. Other forms of guidance signals, such as the visual guidance signals described below, can also be used. Also, in certain routines, such as those used to measure the user's response to planning and sequencing training, the guidance signal may be omitted entirely.
[0024]
A tool may be added to the device 10 to further improve the timing accuracy of the user. Apparatus 10 generates an instruction signal 27 that is displayed on a visual display, such as monitor 14 or virtual reality headset 26. The purpose of the indication signal is to instruct the user to operate the trigger 18 in a manner different from the usual procedure of operating the trigger 18 as close as possible to the expected generation of the reference signal. One method of instructing the user to change the triggering operation is to intentionally instruct the user to continuously respond prior to the generation of the reference signal. Another instruction provided to the user is to intentionally continuously respond after the generation of the reference signal. In addition to providing the user with a tool for continuously performing a response close to the reference signal, intentionally performing a response before the reference signal or intentionally performing a response after the reference signal. By providing a tool for performing such operations, the user can improve the sense of the timing accuracy. The indication signal 27 is applied when the user is able to achieve a large number of "very accurate" multiple bursts within a given number of repetitions, for example 80 to 90 multiple bursts during 1000 repetitions. . Further, a disturbance signal may be provided to the user along with the reference signal to assist the user in mentally removing external disturbances and subconsciously focusing on the reference signal.
[0025]
FIG. 4 shows a “virtual tunnel” that includes an indication signal 27 in which the geometric shapes 28 (such as the stripes in the center of the virtual road) indicate a particular level of accuracy of the user response, eg, “extremely less than 15 milliseconds”. An "accurate" or "difficulty range", which is a fitting range such as an "exact" response, or another such value. The left side of the stripe 28 is surrounded by a zone 30 which is a part of a matching range indicating a response before the beat, and the right side is a zone 32 which is a part of a matching range indicating a response after the beat. Surrounded by Instruction signal 27 also includes out-of-range zones 34 and 36. Zone 34 represents a VE response in which the user's response is too fast for the reference signal to fall within fit range 30. Zone 36 represents a VL response in which the user's response is too slow relative to the reference signal to fall within compliance range 32. The adaptation ranges 30 and 32 preferably widen or narrow as the user response worsens or improves. If the user response enters either zone 34 or 36, a special sound is generated. Such special sounds include human voices such as "ops" and noisy negative responses ("boo", "gone", etc.) generated in headphones. The indication signal 27 is preferably generated using the computer 12 to provide a feeling of moving along the stripe 28. This sensation of movement can be caused by changing the shape of the tunnel, the characteristics of the tunnel wall (rocks, bricks, etc.), or by splitting the stripe 28 into a series of segments that appear to be moving. Will be easy for those skilled in the art. When the user generates a response in zone 28, the user appears to be moving at a particular speed (which may initially accelerate) along the scene defined by indicator signal 27. However, if the user responds to hit the "walls" of zones 34 and 36 more than a specified number of times in succession (eg, a few times), this action will slow down the movement along stripe 28. Or stop. Thus, if the user is able to respond continuously within the zone 28, the user will experience a sense of movement, and if the user collides with the "walls" 34 and 36, the user will receive a sense of being detained. The above operation allows the user to notice that the user's response is out of the standard, and thereby synchronize the user's response with the standard.
[0026]
As shown in FIG. 5, the virtual “tunnel” scene of FIG. 4 turns right or left as the user moves along the stripe 28. The relationship between the reference signal, the user response, and the guidance signal is constant with respect to the virtual space occupied by the geometric space 28. As the tunnel scene turns right, as shown by point A (FIG. 5), the user is forced to generate a response within zone 32 (ie after the reference) to avoid hitting a wall. As the tunnel scene turns left, as shown by point B (FIG. 5), the user is forced to generate a response within zone 30 (ie, after the reference) to avoid hitting a wall. Other "virtual" scenes (e.g., trying to raise a balloon above a mountain) can be used to generate the indicator signal. As noted above, the indication signal 27 is not only useful in improving the ability to respond interactively to a reference, but also in a state where the user has selectively controlled the user response before and after the generation of the reference signal. It can be seen that it provides a timing exercise that requires the ability to move. It has also been found that this can be extended to planning and sequencing training to improve learning abilities in areas such as the user's attention, language processing, reading ability, aggressive behavior control, and the like.
[0027]
The learning ability improvement device 40 includes a trigger adapted to be used by a young child such as an infant, a child before walking, a child walking, etc., and a trigger adapted to be operable by a user of the young child. (FIG. 6). In one embodiment, the child-operable trigger comprises a body 42 and one or more handles 54. A motion sensor 44 and a computer 46 that move with the body monitor the operation of the body 42 by the user. One or more outputs are provided to provide the user with a guidance signal at least from time to time, such as a speaker 48 that produces an audible output, a series of speakers 48 that produce various patterns of visual effects. Lights, preferably colored lights 50a-50f, and any visual display 52 (FIGS. 6 and 7), such as, but not limited to. The motion sensor 44 is an accelerometer, a motion sensing circuit, a solid-state multi-axis accelerometer, or the like. When the user grips the handle 54 of the main body 42 and moves the main body 42, the motion is sensed. Immediately after the child grips the device 40, even if the housing 42 is moved randomly, the device 40 performs a series of fun light displays on the indicators 50a to 50f and generates a series of fun sounds on the speaker 48. You may do so. As the child begins to move the device 40 further and the housing is moved in a constructive pattern (e.g., a rotating motion on a particular surface), such as a rhythmic, non-ballistic pattern, the child is additionally moved. Rewards are provided. When the user generates such a constructive pattern, a reference signal may then be generated and provided to the child, for example, using speakers 48. The reference tone may be generated from an average of the user's previous exercises. Alternatively, the reference tone may be generated internally by the computer 46 and provided to young children and infants. As the user begins moving the device 40 near the reference tone, the speakers 48 and / or visual indicators 50a-50f and 52 may provide the user with guidance tones and / or reward displays. After a period of time, the user can move the device 40 so that the speaker 48 and / or the visual indicators 50a-50f and 52 produce a regular and comfortable guide tone. In some cases, it may be preferable to perform the display on the display 52 and generate the audio portion from the speaker 48. For example, during a "training" session, a real or animated character may "talk" to the user to command the user accordingly.
[0028]
The other learning ability improvement devices 60a and 60b are separate units so that a child can hold each with one hand (FIG. 7). Each unit includes a single handle 54, speaker 48, and accelerometer 44. In the illustrated embodiment, the control 46 'is remote from the devices 60a and 60b and has communication links 62a and 62b between the remote control 46' and each device 60a and 60b. Communication links 62a and 62b are between transceiver 61 associated with control 46 'and transceiver 63a of device 60a and transceiver 63b of device 60b. Thus, control 46 'coordinates the response to both devices 60a and 60b and responds to a combination of the movements of both devices. This will be apparent to those skilled in the art. The communication links 62a and 62b are preferably wireless, and may be an infrared link or a radio frequency link using a Bluetooth protocol or the like. Further, each of the devices 60a and 60b may include an orientation device 64 such as a rotating gyroscope or an electric motor. Each orientation device 64 is under the control of a computer 46 ', which directs each body 42a, 42b of the devices 60a, 60b in a particular direction. This allows, for example, the computer 46 'to orient each device body 42a and 42b in the same direction as the body had when the previous user exercised. Also, the above-described ability of the computer 46 'to affect the orientation of the bodies 42a and 42b allows the computer to move the body so that the desired non-impacting rotational movement occurs in the plane in which the user is trained, If such a constructive exercise can be given to the main body, a reward is given to the user. After the user gets the reward with the help of the orientation device 64, the computer 46 stops using it.
[0029]
Yet another learning enhancement device 40 'has a housing 42' formed in the form of a baby rattle (rattle) with a handle 54 '(FIG. 8). Otherwise, device 40 'is similar to devices 40, 60a and 60b. Still another learning capability enhancement device 80 includes a trigger assembly 82 that is suspended above a playpen, baby couch or the like 84. Trigger 82 responds to contact by the child, such as kicking a series of members 86 that are supported above each other over a playpen, toddler's couch or the like 84. The member 86 is preferably of a primary color, and may have any geometric shape, animal shape, or the like. In response to the child kicking or tapping the member 86, an external speaker (not shown) or a flashing light (not shown) operates. When the user taps on element 86 in any manner of pattern, the operating intensity, frequency, etc. of the loudspeakers and / or flashing lights increase. The purpose is to guide the user so that he can continually improve his ability and operate rhythmically as he operates the element 86 of the trigger 82. The purpose of increasing the intensity and / or frequency of response is to keep the child's attention and to systematically motivate them to improve.
[0030]
FIG. 11 shows a more detailed diagram of the learning ability improvement device 10. The computer system 20 includes a mouse 150, a keyboard 152, and a printer 156 in addition to the processor 12 and the monitor 14. The hard disk 158 includes information such as client data, task summary data, task detail data, and other data.
[0031]
An alternative learning capability enhancement device 10 'includes a central processor 12a and a remote processor 12b (FIG. 12). The central processor 12a can be assigned to program management, task management, data management, time sequence generation, and the like. The remote processor 12b can manage the input / output functions for the triggers 18a, 18b and the user interface headphones 22. In addition, the remote processor 12b may serve to generate a reference signal, a disturbance signal, a guidance signal, and the like provided to the user. The central processor 12a and the remote processor 12b can be connected by a communication link 163, such as a wired, local area network, wide area network, or global network such as the Internet.
[0032]
In another alternative embodiment, the learning enhancement device 10 '' includes a central processor 12a 'and a remote processor 12b' '(FIG. 13). The remote processor 12b 'may include a keypad 160 and a display 162 in addition to processing triggers and headphone input / output. In this manner, the remote processor 12b ', the keypad 160, and the display 162 can be combined into a small portable device that can be carried by the user, such as to be mounted on a user's belt, etc. Then, the trigger 18a and / or 18b is operated. The remote processor 12b 'is connectable to the central processor 12a' via a communication link 164, which may be an infrared link, a radio frequency link such as the BlueTooth protocol, or any other known remote link. The central processor 12a 'can be used to modify the software of the remote processor 12b' and process the data generated by the remote processor 12b '. In other situations, the remote processor 12b 'may operate standalone.
[0033]
FIG. 14 shows an example of a timing evaluation performed by the learning ability improvement device 12. Referring to FIG. 14, a parameter I indicates a time at which a reference signal is generated. Parameter R refers to the time at which another reference signal is generated. If the user's response occurs in period "a", the response is slow relative to the reference signal occurring at I. If the user's response occurs in period "b", the response is fast relative to the R reference signal. The time interval shown in FIG. 14 is repeated for each sequence between the generation of the reference signal.
[0034]
If the user responds to the reference signal I for a period I + S, or responds to the reference signal R for a period RS, the user response is considered to be within a super difficulty range. . This is considered a very accurate response. This is also sometimes referred to as the "extremely accurate" range. When responding in the period I + D, the response is slow with respect to the reference signal I, but is within the difficulty range D. If the user responds in the range RD, the response is considered to be fast with respect to the reference signal R within the difficulty range D. If the user responds between I + D and R / 2, the user response is considered very slow relative to the reference signal I. If the user response is in the range R / 2 to RD, the response is considered very fast relative to the reference signal R.
[0035]
The program 164 executed by the learning enhancement device 10 begins with a data creation and input function including a graphical user interface 166 displayed on the monitor 14 where the user selects and activates the program at 168 (FIG. 15). . At 170, a screen or menu for creating and opening a file is displayed on monitor 14, and the user is prompted at 172 to select the function to be performed. If the user selects a new file at 174, the monitor displays a data entry screen at 176. Next, the program prepares at 178 to identify the therapist. If the user selects 172 to open an existing file at 182, the file is opened and at 180 a screen for selecting a mode is displayed. If the user selects to exit the program at 172, the program exits at 184 and returns to the graphical user interface at 166.
[0036]
Next, the program proceeds to a mode and task selection function that displays 180 screens to select a mode (FIG. 16). When a mode selection screen is displayed at 180, the user selects 182 from a short-form inspection routine 184, a long-form inspection routine 186, and a training routine 188. The short form inspection mode 184 provides a quick diagnostic entry tool with relatively low inspection / retest accuracy. The short-form inspection mode 184 includes a part of the inspection performed in the long-form inspection mode, such as applause of both hands without a guide sound or both hands with a guide sound. The short form test is performed at the beginning and / or end of each session, primarily by the user performing rhythmic training 188. The long form inspection mode 186 comprises a series of 14-16 tasks and is typically performed without providing a guide signal to the user. The long form test is primarily used when rhythm training 188 is not expected or before or after rhythm training. When the rhythmic training mode 188 is selected, the user is presented with both the reference tone and the guidance signal or only the guidance signal, and the user is provided with a hand sensor, preferably under the guidance of a trained instructor or therapist. The user is instructed to perform various operations of the foot sensor 18a and / or the foot sensor 18b. After the mode is selected at 182, at 190, the appropriate task is displayed on the monitor 14, and at 194 the user can select an operating characteristic at 192 based on the selected task.
[0037]
Next, the program 164 executes a timing interrupt processing function (FIG. 17). The user or trainer selects the "Start" function at 196 and the computer recalls the parameters D, S and R from memory at 198, 200, 202 and at 204 the I based on the recalled parameters. Calculate the value. At 206, 208, a timer interrupt is started and the program begins with I (210). Next, the program confirms at 212 the user operation of the trigger (18a, 18b). If a user input was received at 212, the user input is processed at 214 (FIG. 18). If no user response was received at 212, the program determines at 215 whether it is time to generate a reference signal. If it is determined at 215 that it is time to generate a reference signal, the program proceeds to FIG. 19 where it determines at 216 whether the reference signal (ON / OFF) has been activated and at 216 If the reference signal function is activated, a reference signal is generated, such as on headphones 22, and provided to the user.
[0038]
Next, at 218, it is determined whether the counter has been decremented to zero or if the trainee has selected the "stop" function. The counter is set at the beginning of each mode and generally has the length of the function of the selected mode. If the counter is not zero, the program proceeds to 208 where another tick is processed at 210 and the program confirms user input (212) and processes the reference tone (215). At 218, when the counter is zero or the trainee has selected the "stop" function, the program returns to the mode selection display screen (180).
[0039]
In FIG. 18, a temporal evaluation function is performed. Upon receiving user input at 214, the program reads the value of the processor tick (U) at 220 and calculates the elapsed time parameter (E = UI) at 222. At 224, parameter A is updated. Parameter A is the user's average response to the reference signal, which is maintained for a few milliseconds. The value of A may be displayed on monitor 14 for monitoring by a therapist and recording in a database. Illustrating the use of standard responses, the database may store all responses by the user several milliseconds earlier or milliseconds later. At 226, the parameter H is updated. Parameter H is the number of user inputs made during a particular test.
[0040]
Next, at 228, it is determined whether the value of E is greater than or equal to I and less than I + D. In that case, it is determined at 230 that a slow response has been received. Next, at 232, it is determined whether the parameter E is greater than I + S. If so, a guidance signal is generated at 234 and sent to headphones 22 when a particular mode requires presentation of the guidance signal to the user. The guidance signal is preferably generated during the optional training mode 188 but not during one of the tasks of the long form inspection mode 186 or the short form inspection mode 184. If it is determined at 232 that the value of E is greater than or equal to I + S, a slow response within the ultra-difficulty range has been received. Even in the case where the presentation of the guidance signal to the user is requested in the specific mode, it is preferable that the guidance signal is not generated due to the decrease in the response within the extremely difficult range. This allows the user to hear only the reference signal and not the guide signal, indicating that the user has responded within the ultra-difficulty range.
[0041]
If the requirements of 228 are not met, at 236 it is determined whether E is greater than I + D and less than R / 2. If so, at 238 it is determined that the user response is very slow, and if a particular mode requires generation of a guidance signal at 234, an appropriate guidance signal is generated. If the condition of 236 is not satisfied, at 240 it is determined whether E is greater than R / 2 and less than RD. If so, a determination is made at 242 as to whether a very fast response has been received, and if a guidance tone has been generated, an appropriate guidance tone is generated at 234. If the condition is not satisfied at 240, it is determined at 244 whether E is greater than RD and less than R. If so, at 246 it is determined whether an early response has been received, and at 248 it is determined whether the response is beyond the extreme difficulty range. If so, the appropriate guidance tone is generated at 234 if the guidance tone has been generated. If it is determined at 248 that E is between RS and R, no guidance tone is generated even if a guidance tone is generated. This indicates to the user that the response of the user is within the extremely difficult range.
[0042]
As described above, the learning ability improvement devices 10, 10 ', 10 ", 40, 40', 60a, 60b, and 80 provide users including young children with learning skills that do not involve the user's apparent or superficial behavior. Provide the ability to teach. This is particularly important to enable very young children who are not yet able to perform overt superficial behavioral tasks to benefit from the techniques described in our earlier patents. This is accomplished by appealing to the user's desire for learning and responding to the user with exciting stimuli. Also, if the user performs a constructive movement pattern, the user gets a reward. The devices 40, 40 ', 60a, 60b and 80 can also be combined with other devices (such as stuffed animals, mobiles, etc.) to further enhance the utility of the device. The devices 40, 40 ', 60a, 60b, and 80 provide more rewards to the child as the child lasts longer. This increases the child's ability to adopt and retain the multitasking function of the brain. Also, devices 40, 40 ', 60a and 60b are disclosed in commonly assigned U.S. Patent No. 60 / 219,321 (August 13, 1999), the disclosure of which is hereby incorporated by reference. (Neurological Conflict Diagnose Metric And Apparatus).
[0043]
Other variations will be apparent to those skilled in the art. The learning ability improving device 70 schematically shown in FIG. 10 has a trigger 72 constituted by a series of sub-triggers 74. The rest of the device is not shown, but is similar to that shown in FIG. The user is provided with a pattern of the sub-trigger 74 and instructed to operate the sub-trigger in a specific pattern as close as possible to the reference signal. The reference signal can be an audio or visual signal provided to the user, or an internal signal not provided to the user. If the user succeeds in operating the sub-trigger 74 in a pattern that is as close as possible to the reference, rewards for successful results will be provided in a manner that will be apparent to those skilled in the art.
[0044]
In the case of all the learning-enhancing devices 10, 10 ', 10 ", 40, 40', 60a, 60b, 70 and 80, the reference signal is generated internally by a control independent of the user's movement. Or in response to a previous sequence of movements by the user. For example, the user may operate the trigger 2 to 10 times or more without a reference signal. The controller analyzes this operation and generates a reference signal based on the average interval or tempo of the user's previous operation. The control section may continuously adjust the reference signal when the average tempo of the operation of the user changes. The guide sound is provided to the user in order to improve the user's ability to concentrate on the reference signal affected by the user's trigger operation. By using the same principle, in an interactive group of two or more users who operate individual triggers, the tempo of the reference signal can be set using the average of the combinations of the trigger operations of the groups. Alternatively, only one person in the group may be used to control the tempo of the reference signal. The reference signal may be provided to the user at all times or may be interrupted periodically to allow the user to respond strictly to the user's internal timing mechanism. The reference and guidance signals may be auditory, visual, or a combination of both.
[0045]
Changes and modifications of the specifically described embodiments depart from the principles of the present invention, which are intended to be limited solely by the appended claims, as construed in accordance with the principles of patent law, including the doctrine of equivalents. Can be done without.
[0046]
Attachment A
Figure 2004500591
Interactive metronome effect
Attention that begins to develop shortly after birth is an essential component of skills such as learning, concentration, thinking, interacting with others, and acquiring basic academic skills (Greenspan & Lourie, 1981; Greenspan, 1997; Mundy & Crowdson, 1997). Relative deficits in persistence of attention, suppression of competing impulse and participation in joint attention are found in impaired attention, learning and development. These deficits are some of the clinical disorders including Attention Deficit Disorder (ADD), Broad Versatile Developmental Disorder (Autism Spectrum Disorder), Speech Disorders, Motor Disorders and certain learning disorders related to literacy and math. (Mundy, 1995; Barkley. 1997a).
Increasing numbers of evidence suggest that motor planning and a wide range of factors such as sequencing, rhythm, and timing are related to attention problems. Barkley (1997b) asserts that deficits in control and performance functions, such as regulation and sequencing of motor patterns and behavior, are important for understanding attention deficit hyperactivity disorder (ADHD). An important relationship between aspects of motor control, including suppression (Shonfeld, Shaffer & Barmack, 1989), speed, rhythm, coordination and overflow, and attention has been demonstrated by several researchers (Barkley, Koplowitz, Anderson & McMurry, 1997; Denckla, Rudel, Chapman & Kriger 1985; Piek, Pitcher & Hay, 1999). Gilberg (1988) reported on a group of children with defects in attention, motor control and perception (named DAMP syndrome). In a recent study, Kadesjo (1998) found that there was considerable commonality between attention deficits and motor clumsiness. In this group of children, prognosis tended to worsen if they had both attentional and motor problems (Heiigren, Gillberg, Gillberg & Enerskog, 1993; Heiigren, Gillberg, Bagenholm & Gilb 94). . Recently, Piek (1999) reported that the severity of distraction symptoms in ADHD patients is an important factor in predicting coordination difficulties. More recent studies show that about half of all children with developmental coordination disorders have moderate to severe ADHD symptoms, are diagnosed with DCD at 7 years of age, and have poor reading comprehension at 10 years of age. (Kadesjo & Gilberg 1999).
Developmental Individual-Relational (Dir) -dual-Dual-dual-Dual-dual-dual-Dual-dual-Dual-dual-Dual-Dual-dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-dual-Dual-dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-Dual-dual-Dual-dual-dual-dual-d-al-d-al-d-al-d-d-e-d-e-e-d-e-e-d-e- (e-((t-((((((((((t, Fig. 197, FIG. 19, FIG. 10, FIG. 10). According to the Difference Relationship model (Greenspan 1992; Greenspan & Wieder, 1999), children can plan and sequence exercise in order to build complex adaptive patterns, such as participation in and execution of multi-stroke behaviors in schools and homes. Various unique processing capabilities such as singing are used in the physical environment and in dialogue with others. In addition, there is considerable commonality between neural networks involved in ADHD and motor planning and timing regulation. These networks are associated with the prefrontal and striatal regions of the brain. Recent studies using functional MRI assessment have reported that children with ADHD have less than normal activity in the prefrontal system involved in advanced motor control (Rubia et al., 1999).
The relationship between motor control and attention and performance functions suggests that techniques aimed at motor planning, sequencing, timing and rhythm enhancement may help improve attention and learning abilities. (Greenspan, 1992). Interactive metronome, a patented PC-based interactive music metronome that improves on the traditional music metronome developed in 1992R(Casilly, 1996) provide new educational techniques that promote many of the underlying abilities of the central nervous system that are postulated to be involved in motor regulation. The non-interactive metronome has been used as a tool for temporal education since it was invented by Etienne Louise in 1696. Interactive metronomeR(IM) is the first to take advantage of the power of modern computers to incorporate interactive elements into this traditional tool. Whereas the user had to mentally evaluate his temporal accuracy himself, the IM was used to express his own temporal accuracy when he performed a series of indicated movements. Provide the user with accurate (less than 0.5 millisecond) real-time guide sound. The tones and spatially varying guide tones allow the user to steadily correct any planning and sequencing and timing errors that may occur. Preliminary studies show that personal performance levels in IM with motor planning, timing and rhythm are correlated with development, severity of learning and attentional disability, improved academic performance, and age-related changes in performance during school. (Kuhlman & Schweinhart, 1999). Special education class children with various developmental and learning disabilities that were trained in IM showed a recovery in athletic performance while similar groups without such training did not show any recovery during the same period. (Stemmer, 1996).
Recent studies have shown that IM training can improve a golfer's motor control, concentration, and motor skills (Libkman & Otani, 1999). The current study is the first controlled clinical trial of IM training performed on a group of children meeting the criteria for attention deficit disorder in DSM-IV (APA, 1994). The purpose of this study was to identify the effects of an interactive metronome on cognitive skills and selected aspects of exercise in a group of children diagnosed with ADHD.
Study design
This study used an experimental pre-test and post-test measurement design (see FIG. 1).
[Table 1]
Figure 2004500591
subject
Subjects were selected from 6-12 year old boys with ADHD in the Greater Metropolitan area where this study was conducted. DSM-IV by local pediatrician, pediatric sub-specialist and / or psychiatrist / psychiatrist via advertising in local school areas, physicians, psychiatrists, psychiatrists and local newspapers We recruited 75 volunteers with evidence of a clinical diagnosis that by classification corresponds to attention deficit hyperactivity disorder. The test manager reviewed each randomly identified child and performed pretest and posttest. All tests and treatments were performed without any financial burden on the subject's parents. All test managers are occupational psychometers or licensed occupational therapists (OTRs) who are qualified to manage each test. The test manager was unaware of the purpose of the study and who received what treatment.
As a result of the above screening, 19 subjects were excluded from the volunteer population because they did not meet clinical or research criteria or had severe learning deficits, cognitive deficits, neurological disorders, anxiety or depression. . The 56 subjects who passed in this group were, demographically, between 6 and 12.5 years of age, 86% white and 14% other races. Of the parents or guardians of the subjects, 32% earned less than $ 40,000, 38% earned $ 40,000 to $ 69,000, and 30% earned $ 70,000 or more. Eighty percent had parents with college education.
For both parents and children, the purpose of this study was to "survey the use of non-pharmaceutical methods in the treatment and management of ADD / ADHD" and "The treatment used in this study was an interactive computer-based treatment program." I was told that there was. They were also informed that all subjects would eventually receive all treatment. And no further information on this study was provided until treatment and post-test was completed. One subject was withdrawn from the study after the second day because he was struggling with the caretaker. After the study was completed, subjects in both the video and control groups received IM therapy.
Means
Four major performance categories were evaluated. The evaluation means was selected from those most commonly used in psychology, occupational therapy and educational organizations. Only valuation tools that showed credibility and validity were used (see references for each tool). Summary scores and subtest scores from the following tools were used to evaluate the following areas:
Attention and concentration# 1) Tests of Variables of Attention (TOVA) is a 25-minute computer-based test and is one of the most widely used means for objectively judging ADHD (Greenburg & Dupuy, 1993). '2) Conners' Rating Scales-Revised (CRS-R) Teacher / Parent is a questionnaire answered by parents and teachers, and is one of the most widely used means for subjective judgment of ADHD. (Conners, 1990). # 3) Wechsler Children's Intelligence Test-Third Edition (WISC-III) is well known and widely accepted as a children's intelligence test (Wecsler, 1992). # 4) Achenbach's behavior checklist for children allows parents to answer questionnaires and measure internalized problems and external behavior (Achenbach, 1991).
Clinical function ( Clinical Functioning )# 1) Conners Rating Scale. # 2) Achenbach's child behavior checklist. 3) Sensory Profile-Assess hearing, vision, activity level, taste / olfaction, body / position, movement, touch, emotion / social function (Dunn & Westman, 1995). # 4) Bruininks-Ozeretsky exercise efficiency test (BO) (selected subtest) evaluates bilateral coordination, upper limb coordination, and upper limb speed and dexterity (Bruinks, 1978).
Academic and cognitive skills# 1) Wide Range Achievement Test-3 (WRAT3) (Read / Write) evaluates reading decoding, spelling, and arithmetic calculations. # 2) The Language Expression Test (LPT) evaluates the basic language.
Pretest and posttest were performed on subjects at the same time of day to control dosing schedule and diurnality. For tests that provided equivalent forms, different forms were used for post-test and then for pre-test. The period between pretest and posttest was 4-5 weeks.
Manager of IM treatment and video treatment control group
IM and video group subjects were randomly assigned to hired administrators to treat both groups of subjects. The manager was a graduate student, a college student, and / or an individual without a higher degree and no formal treatment or educational experience. Each manager received an equal six hours of education for both IM and video games.
The IM group and the video group, the environment and treatment schedule for both were equal. The administrator followed a daily treatment regimen guidebook for both groups of subjects, controlling the structure of the session, the amount of time spent in conversation and the amount of encouragement given. Subjects were required not to share their experiences with other subjects.
Treatment-Interactive MetronomeRAnd video games
Interactive metronome R apparatus
The patented IM device used in the study consisted of a Pentium computer, an IM software program, two headphones and two touch-sensitive triggers. One trigger (a special glove with a contact sensor attached to the palm side) is when the clasping hand is touching the triggering hand with the other hand or one hand tapping the thigh To accurately sense. The other trigger (a flat plastic pad placed on the floor) senses that the toe or heel taps the trigger.
When the subject taps on a limb to a stable metronome reference beat sound heard from the headphones, the trigger sends a signal through a cable to the IM computer program. The IM accurately analyzes the point in time of the tap based on the reference beat, and instantaneously replaces the timing information with the guidance signal. The subject can hear this guidance signal each time each tap occurs. The pitch of the guidance signal tone and the headphone position changing from left to right changed precisely according to the accuracy of each tap. The IM program generates a planning and sequencing accuracy score (IM score) that is displayed on the screen in milliseconds, and indicates to the administrator at the same time that the subject's response matches the reference signal. I do. After each exercise, subjects look at their IM scores and appear to be motivated to do better.
IM trainingThe purpose of IM treatment is to help subjects improve their abilities and gain selective attention for long periods of time without interruption due to internal thinking or external disturbances. Simple limb movement exercises are used to systematically drive the underlying mental concentration enhancement process from the outside. Each subject performed 15 1 hour IM training sessions (once daily) for 3-5 weeks. Each session consists of repeating the 4-8 exercises specified in the daily lesson booklet a specified number of times. Exercises were performed at a preset tempo that repeats 54 times per minute, and the number of repetitions during one exercise increased from 200 during the first session to a maximum of 2000 during the ninth session.
The thirteen IM therapeutic exercises were designed not to develop the subject's new physical exercise skills, but to help the subject focus on improving mental concentration. These exercises include clapping, one-hand taps on the upper thighs, alternating taps on the floor trigger, alternate taps on the heel, alternate taps on the heel, tapping on one toe or heel only, and tapping on one thigh and the floor trigger on the thigh. Alternate toe tap on opposite side, including tapping on the other toe while balancing on one foot.
Prior to beginning the first IM treatment session, the IM subject is provided with an automatic IM pretest that evaluates the ability to recognize timing patterns, selectively focus on one task, and perform simple motion modifications. Can be The IM pretest also indicated whether the subject had one or more planning and sequencing impairment patterns that needed to be considered during the early stages of IM treatment. Prescriptions for IM treatment are designed and staged according to instructions in the Daily Training Guidebook.
In the first phase, the administrator helps the subject break through the current planning and sequencing impairment patterns recognized by the IM pretest. The six most recognized planning and sequencing impairment patterns are: (1) Disassociative (response is messy and random and completely unrelated to the beat-3 people); (2) Contraphasic ) (Subject's response always deviates from the beat for a few beats and moves in the middle of the beat-6); (3) Hyperballistic (subject uses improper fast shocking action) (4) Hyperanticipitory (response continuously occurs long before the reference beat-18); (5) Hypoanticipiory (response continuously exceeds the reference beat) (1) which occurs later); (6) Auditory Hypersensitivity (subjects) were abnormally disturbed by computer-generated guide sounds added to the headphone mix during the last test task, and the scores for this task were unguided as indicated by their IMms score 2-7 times less accurate than the previous 13 exercise scores-7).
The first IM treatment session was devoted to helping the subject learn how to distinguish between a sound triggered by his own motion and a steady IM metronome beat sound. The subject is instructed to make smooth and controlled limb movements that repeat the repeating pattern continuously without stopping at any point between beats. Subjects are repeatedly instructed to focus on the beat of the metronome, uninterrupted by their own thoughts and surrounding events. If subjects break through the planning and sequencing patterns they have and achieve the IM millisecond score average indicated in the prescription booklet, they will be required to begin the second different phase of the IM treatment program We thought that we had achieved appropriate control and accuracy.
In the second phase of IM therapy, subjects are instructed to focus attention only on the stable reference beat and ignore guide sounds, internal thoughts, and extraneous stimuli that are generated by their triggers. They are also instructed to keep repeating their movement patterns without any intentional adjustment. This usually results in a clear improvement in the subject's score, and the enjoyable experience of staying on the beat without effort seems to have a positive motivating effect. With each session, subjects have more time to selectively focus on the metronome beat without interruption, and their IM program scores are correspondingly improved. Most IM subjects appeared to be strongly motivated to achieve the best possible score during their training regimen. According to the IM training scores, all subjects in the IM group were able to improve their planning and sequencing, and by the end of their training, continue to perform tasks without interruption for a significantly longer time .
Video control group placebo computer game training activity
Five non-violent games from commercially available PC-based video games were used for placebo treatment in the video control group. Each game involves eye-hand coordination, advanced mental planning, and multiple task sequencing. In each game, the subject plays computer programming, and each time he enters a new level, it becomes increasingly difficult to play.
The administrator followed the daily video group training prescription booklet as in the IM prescription booklet. The instructions in the booklet provide the forms of monitoring, attention and assistance that the IMs receive. Each subject performed 15 1 hour video training sessions (once a day) for 3-5 weeks. Each training session included several video game exercises, and the time subjects spent in each video game exercise generally increased from the first session to the last session.
Analysis
Sampling design and results
Following the completion of the pretest of all 56 subjects, a matched random assignment process was used to form the three treatment groups. Three factors were used in the matching process: drug dose (milligrams / body weight), subject age, and severity of ADHD as measured by the TOVA ADHD score. These factors were selected to control the effects of drug treatment, age at development, and the severity of ADHD. Analysis of the variance of these three matching variables indicated that there was no significant difference between the three comparison groups when the significance level was p ≦ 0.05. Chi-square analysis of the three demographic variables (subject race, parental education, parental income) showed that there was no statistically significant difference at the above p ≦ 0.05 and the three comparisons The groups suggested that the three socioeconomic factors were equivalent.
Analysis of the variance of the elements of the 58 pretests showed that there was only one statistically significant difference between the three comparison groups. The Sakoda's table for significance tests (Sakoda's table, (1974)) shows that the probability that one of the 58 significance tests will occur by chance is p> 0.50, A single occurrence is assumed to be a chance difference. The p-value obtained from the remaining 57 elements exceeded p> 0.05.
Pattern analysis
Pattern analysis of the 58 test scores examined the overall direction of mean difference between the pre and post test phases of each group. During the analysis, the average of each test (pretest = P1, posttest = P2) was calculated and the average difference between P1 and P2 was determined. The average difference for each group was dichotomized depending on whether the change indicated an increase or decrease in the desired direction for each test. For example, the P2-P1 mean differences for the Wechsler Digit Span subtests of the three groups were IM = + 0.473, control = −0.278, video = −0.054, respectively. The average difference showed that the performance of the IM group was improved, while the performance of control and video was reduced. Similar analysis was performed for all 58 test scores.
To statistically test this pattern, a binomial test is used to determine whether the proportion of dichotomous pairs (improved vs. decreased) is accidental (provided that the probability of either improving or decreasing is 0.50), or whether the directional proportion was abnormal enough to reflect non-accidental events. The rationale for using the binomial test is based on the assumption that if a large number of variables show an overall unusual directional trend (eg, improved performance), this indicates that the overall pattern of change is worthy of interest. The binomial test enables detection of a combined directional pattern that is not detected when individual variables are examined one by one.
Pattern analysis showed the following: In the control group, the scores of 28 variables improved and the scores of 30 variables decreased. The results had a high probability of random occurrence of p = 0.8955, suggesting that there were no statistically significant combined directional patterns (Norusis, 1993). Analysis of the IM and video groups showed a statistically significant improvement / decrease. In the IM group, 53 of the 58 variables showed improvement (p ≦ 0.0001). In the video group, 40 of the 58 variables showed improvement (p ≦ 0.0058). Both groups showed a statistically significant pattern increase in performance over the control group. The IM group experiences significantly better improvement than the video group, suggesting that IM treatment produces a statistically significant additional effect over the experience of the video control group.
Analysis of significance
As a result of the pattern analysis, the overall improvement / decrease characteristics of the test average difference were recognized, but the magnitude of these differences was not considered. Because a pretest / posttest repeated measures design was used, analysis of variance of repeated measures (SPSS, 1988) was performed for each of the 58 variables. This approach was chosen to separately observe the effect of the three treatment groups on each test score. However, one disadvantage of this approach is that type 1 errors can increase.
Of the 58 test scores analyzed, 12 had statistically significant interaction effects (p-value range 0.047-0.0001), some treatment combinations and subgroup averages Were different and / or there were statistically significant pre-post test differences. Twelve of the 58 significant tests had a significant difference of p ≦ 0.001 (Sakoda, 1974 at 0.05 confidence level), suggesting that these differences were not accidental. In addition, Keppel (1973) calculated 2.9 for the number of possible type 1 errors across 58 individual experiments. Thus, these twelve statistically significant differences far exceed the calculated number of possible type 1 errors of 2.9, suggesting that these differences are indeed statistically significant. I have.
Among the above statistically significant effects, seven statistically significant phase-phases effects were found (p-value range 0.023-0.0001). This analysis suggests that IM treatment groups have an ability to identify similarities and differences between concepts and to experience reduced aggressive behavior as reported by their parents. A statistically significant improvement was found. Both IM and video treatments produce statistically significant improvements in the three sensory profile subtests, which both groups benefit from the attention and activity provided by these treatments Suggests that Parental reports based on the child's behavioral checklist also showed a statistically significant decrease in aggressive behavior in the IM group, a non-statistically significant improvement in the video group, and no improvement in the control group. It was clear that I could not see it.
The remaining five tests had significantly different interaction effects (p-values between 0.0001 and 0.047). These five tests include the WRAT-3 reading subtest and Omissions, RT Variability, RT Variability, Total-STD Deviation, and ADHD Total Score. It included four tests of The Variables of Attention (TOVA). Significant interaction effects indicate that posttest IM performance is not significantly improved over pretest performance, but nevertheless is statistically significant higher than control and video treatment posttest performance. Suggests that they performed. The pattern of difference was similar for all five tests. That is, while IM performance improved, both control and video performance declined.
In summary, pattern analysis revealed that both the IM and video groups experienced a statistically significant pattern of improvement overall at 58 test scores. In addition, the IM group had a statistically significantly stronger pattern of improvement than the video group, with the video group showing 40 versus 53 test scores. This supports the hypothesis that for boys with ADHD disorders, IM training produced a stronger pattern of improvement than the video group.
Analysis of test means found 12 factors with statistically significant quantitative changes among various combinations of groups and treatments. The IM group showed a statistically significant improvement in discrimination of similarities and differences and reduction of aggression problems in the post-test compared to the pre-test compared to the other two treatment groups. Both IM and video groups showed a statistically significant improvement in parents' reports on three sensory processing tasks and impulsivity / hyperactivity. However, only the IM subject's parents rated their children statistically significantly less aggressive after the treatment period compared to the other two groups of parents (p ≦ 0.001). did. In addition, five tests measuring the four characteristics of reading and attention revealed that the IM group had a statistically significantly higher posttest performance compared to the performance for the other two treatment groups.
Discussion
The results show that boys with ADHD who have undergone IM intervention have more attention, motor control, language processing, and literacy areas than boys receiving video therapy or boys in a control group who do not receive intervention. And significantly improved their ability to coordinate attacks. The boys who received video game coaches demonstrated that, on some scales, they were better than the control group and that focused sensory activity and support alone were useful for selected areas of function. However, the video group also had a marked decrease in performance in certain areas with coordination and control, such as consistency of focus, response time, and overall attention.
IM training, on the other hand, is a series of TOVA attention tasks that measure errors and lack of distraction, consistency of response time, and overall attention, specific languages (ie, similarities and differences), academic tasks ( (Reading), and improved control, including statistically significant positive gains, compared to the video treatment group with respect to attack control. In addition, pattern analysis was used to control the effect of using a large number of ratings, and the differences between the patterns of the multiple groups proved to be statistically significant. NIH \ Consensus \ Statement (1997) argues that studies on ADHD interventions must be properly controlled only for the positive overall effect of careful adult interactions. Consistent with the NIH guidelines, two of the three groups in this study received adult attention during the treatment period.
The methodological considerations and constraints of this study include: Only men of a defined age range are included to minimize age and gender variability, limiting the generalization of results to women and other ADHD male age groups. The variables measured by the assessment are limited to selected aspects of attention, motor control, language, cognition, and learning.
In this study, IM training affected many performance abilities. A possible explanation for positive change is that exercise planning and sequencing are central in each of these performance areas. In dynamic system models (Smith & Thelon, 1993), critical variables, such as the ability to plan and sequence activities, affect a wide range of adaptive functions, such as attention (Greenspan, 1992).
The results of the current study suggest a direction for further study, which direction should be able to identify the characteristics associated with different response patterns to metronome training. This includes repeating the current study for women, repeating the current study for women, and repeating the current study for a more socioeconomically diverse population to observe potential elements of different environmental backgrounds. Further studies will also allow subgroups to be studied based on both metronome performance and children's treatment profiles.
It is also necessary to develop specific variations of the IM training process, including the number of sessions, general repetitions, the goal of temporal accuracy, and the length of follow-up time (observing the stability of the IM effect) To increase). Further, to understand both the dynamic system and the underlying central nervous system mechanisms associated with motor coordination, and to better understand how IM training affects these processes, Further research is needed. IM will be the first technology that allows to create a database and classification of "timing" to help compare the effects of interventions on timing in various sensory motor processes.
In conclusion, from the perspective of the dynamic system (Smith & Thelen, 1993; Gray, et al., 1996a, 1996b), many processes, such as the timing and rhythmic nature of motor behavior, affect motor planning. In addition, athletic planning interacts with other factors, such as learning opportunities and environmental requirements, and affects patterns of self-regulation and functioning at home, at school, and with peers. Until recently, interventions to enhance these capabilities were limited to studying explicit or superficial behavior in educational or therapeutic settings. This study suggests that IM training can improve aspects of attention, motor, and sensory motor function, cognitive and academic performance, and control of aggression in children with significant attention problems, and therefore , IM training can complement existing interventions for these children.
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[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 4 is a diagram of a method for improving learning ability according to the present invention.
FIG. 2
FIG. 2 is a block diagram of an apparatus according to the present invention.
FIG. 3
FIG. 6A is a diagram illustrating one form of a relation between a time relationship of a trigger operation with respect to generation of a reference signal and a guidance signal.
FIG. 4B is a diagram similar to FIG. 3A showing one form of a relationship between a trigger signal with respect to generation of a reference signal and a guidance signal.
FIG. 4
FIG. 3 is a side view of a visual display generated by the device shown in FIG. 2.
FIG. 5
FIG. 5 is a plan view of the generated visual display of FIG. 4.
FIG. 6
FIG. 3 is a side view of another embodiment of the device shown in FIG. 2.
FIG. 7
FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 of another embodiment.
FIG. 8
FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 of still another embodiment.
FIG. 9
FIG. 4 is a perspective view of yet another embodiment of the device shown in FIG. 2.
FIG. 10
It is a top view of another trigger device.
FIG. 11
FIG. 3 shows the device shown in FIG. 2 in some detail.
FIG.
FIG. 12 is a view similar to FIG. 11 of another embodiment.
FIG. 13
FIG. 12 is a view similar to FIG. 11 of still another embodiment.
FIG. 14
FIG. 4 is a diagram showing a timing sequence of a user's trigger operation (that is, a response) to generation of a reference signal.
FIG.
It is a flowchart of a data creation and input function.
FIG.
It is a flowchart of a mode and task selection function.
FIG.
5 is a flowchart of a timing interrupt processing function.
FIG.
It is a flowchart of a temporal evaluation function.
FIG.
5 is a flowchart of a user signal generation function.
[Explanation of symbols]
2 Reference signal
4 Trigger
6 Users
7 Temporal relationship
8 Guidance signal
10 Learning ability improvement device
12 Computer
14 monitor
16 medium
18 trigger
22 headphones

Claims (84)

ユーザの学習能力を向上させる方法であって、
時間的インターバルをおいて基準信号を発生すること、
トリガを提供するとともにユーザによる前記トリガの操作を受けること、
ユーザによる前記トリガの操作と前記基準信号の発生との間の時間的関係を求めること、及び
前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を発生して少なくとも時々ユーザに提供することを含む方法。
A method of improving a user's learning ability,
Generating a reference signal at time intervals;
Providing a trigger and receiving an operation of the trigger by a user;
A method comprising determining a temporal relationship between actuation of said trigger by a user and generation of said reference signal, and generating and providing a guidance signal to the user at least from time to time as a function of said temporal relationship.
前記ガイダンス信号を発生することは、ユーザによる前記トリガの操作が前記基準信号の発生を含む特定の範囲内にある場合には、ユーザへのガイダンス信号を実質的に止める請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein generating the guidance signal substantially stops the guidance signal to the user if the actuation of the trigger by the user is within a certain range including generation of the reference signal. 前記ガイダンス信号は、前記特定の範囲の前におけるユーザによる前記トリガの操作のための第一の特性と前記特定の範囲の後におけるユーザによる前記トリガの操作のための第二の特性とを有する請求項2記載の方法。The guidance signal has a first characteristic for a user to operate the trigger before the specific range and a second characteristic for a user to operate the trigger after the specific range. Item 3. The method according to Item 2. 前記特定の範囲が前記基準信号の発生の15ミリ秒前から前記基準信号の発生の15ミリ秒後まで及ぶ請求項2記載の方法。3. The method of claim 2, wherein the specified range extends from 15 milliseconds before the generation of the reference signal to 15 milliseconds after the generation of the reference signal. 立体音響のスピーカーを設け、前記スピーカーで立体音響の聴覚信号を発生することを含む請求項1記載の方法。The method of claim 1, comprising providing a stereophonic speaker and generating a stereophonic auditory signal at the speaker. 前記スピーカーはヘッドホンを含む請求項5記載の方法。The method of claim 5, wherein the speakers include headphones. 前記第一の特性はユーザの一方の側に向かう指向性ソースを有する聴覚信号を含み、前記第二の特性はユーザの反対側に向かう指向性ソースを有する聴覚信号を含む請求項3記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the first characteristic comprises an auditory signal having a directional source directed to one side of the user, and the second characteristic comprises an auditory signal having a directional source directed to the other side of the user. . 指向性ソースの方向は基準信号に対してのユーザ応答の進み時間又は遅れ時間によって変わることを含む請求項7記載の方法。9. The method of claim 7, wherein the direction of the directional source comprises varying with a lead or delay time of a user response to the reference signal. 前記第一の特性はピッチの第一の範囲で発生する聴覚信号を含み、前記第二の特性はピッチの第二の範囲で発生する聴覚信号を含む請求項3記載の方法。The method of claim 3, wherein the first characteristic comprises an auditory signal occurring in a first range of pitch, and wherein the second characteristic comprises an auditory signal occurring in a second range of pitch. 前記第一と第二の範囲のピッチは実質的に共線的(collinear)であり且つ前記特定の範囲で分離されている請求項9記載の方法。The method of claim 9, wherein the pitches of the first and second ranges are substantially collinear and separated by the particular range. ユーザが前記基準信号のはるかに前か前記基準信号のはるかに後で前記トリガを操作した場合には異なる音を発生させることを含む請求項9記載の方法。The method of claim 9, further comprising: generating a different sound if a user operates the trigger much before or after the reference signal. 前記ピッチの第一の範囲で発生する前記聴覚信号はユーザの一方の側に指向性ソースを有し、前記ピッチの第二の範囲で発生する前記聴覚信号はユーザの反対側に指向性ソースを有する請求項9記載の方法。The auditory signal occurring in a first range of the pitch has a directional source on one side of the user, and the auditory signal occurring in a second range of the pitch has a directional source on the opposite side of the user. 10. The method of claim 9, comprising: 少なくとも時々前記基準信号をユーザに提供することを含む請求項1記載の方法。The method of claim 1, comprising providing the reference signal to a user at least from time to time. 前記基準信号が聴覚信号又は視覚信号である請求項13記載の方法。14. The method according to claim 13, wherein the reference signal is an auditory signal or a visual signal. 実質的に一定のテンポを有する基準信号を発生することを含む請求項13記載の方法。14. The method of claim 13, including generating a reference signal having a substantially constant tempo. 前記トリガのユーザによる以前の操作から前記基準信号を導出することを含む請求項13記載の方法。14. The method of claim 13, including deriving the reference signal from a previous operation by a user of the trigger. 前記トリガのユーザによる以前の操作から前記基準信号を導出することを含む請求項1記載の方法。The method of claim 1, comprising deriving the reference signal from a previous operation by a user of the trigger. ユーザの注意、言語処理、読字能力、及び攻撃的振舞の調整の少なくとも一つを高めるために用いられる請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein the method is used to enhance at least one of user attention, linguistic processing, literacy, and aggressive behavior adjustment. ユーザによる操作を受けるユーザ操作用トリガと、
制御部とを含み、この制御部は時間的インターバルをおいて基準信号を発生し、ユーザによるトリガの操作と前期基準信号の発生との間の時間的関係を求め、更に、前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を少なくとも時々ユーザに提供し、
前記ガイダンス信号は、ユーザによる前記トリガの操作が前期基準信号の発生を含む特定の範囲内にある場合には、実質的にユーザに提供されない装置。
A user operation trigger that receives an operation by the user;
A control unit for generating a reference signal at time intervals, determining a time relationship between a trigger operation by a user and the generation of the reference signal, and further comprising: Providing a guidance signal, which is a function, to the user at least from time to time,
An apparatus wherein the guidance signal is not substantially provided to the user when the operation of the trigger by the user is within a specific range including the generation of the reference signal.
前記ガイダンス信号は、前記特定の範囲の前におけるユーザによる前記トリガの操作のための第一の特性と前記特定の範囲の後におけるユーザによる前記トリガの操作のための第二の特性とを有する請求項19記載の装置。The guidance signal has a first characteristic for operating the trigger by the user before the specific range and a second characteristic for operating the trigger by the user after the specific range. Item 20. The apparatus according to Item 19. 前記特定の範囲は、前記基準信号の発生の15ミリ秒前から前記基準信号の発生の15ミリ秒後まで及ぶ請求項19記載の装置。20. The apparatus of claim 19, wherein the specified range extends from 15 milliseconds before the generation of the reference signal to 15 milliseconds after the generation of the reference signal. 立体音響の聴覚信号を発生する立体音響のスピーカーを更に含む請求項19記載の装置。20. The apparatus of claim 19, further comprising a stereophonic speaker that generates a stereophonic auditory signal. 前記スピーカーはヘッドホンを含む請求項22記載の装置。23. The device of claim 22, wherein said speakers include headphones. 前記第一の特性はユーザの一方の側に向かう指向性ソースを有する聴覚信号を含み、前記第二の特性はユーザの反対側に向かう指向性ソースを有する聴覚信号を含む請求項20記載の装置。21. The apparatus of claim 20, wherein the first characteristic comprises an auditory signal having a directional source directed to one side of the user and the second characteristic comprises an auditory signal having a directional source directed to the other side of the user. . 指向性ソースの方向は、基準信号に対するユーザ応答の進み時間又は遅れ時間によって変わる請求項24記載の装置。25. The apparatus of claim 24, wherein the direction of the directional source varies with a lead time or a delay time of a user response to the reference signal. 前記第一の特性はピッチの第一の範囲で発生する聴覚信号を含み、前記第二の特性はピッチの第二の範囲で発生する聴覚信号を含む請求項20記載の装置。21. The apparatus of claim 20, wherein said first characteristic comprises an auditory signal occurring in a first range of pitch, and wherein said second characteristic comprises an auditory signal occurring in a second range of pitch. 前記第一と第二の範囲のピッチは実質的に共線的であり且つ前記困難な範囲で分離されている請求項26記載の装置。27. The apparatus of claim 26, wherein the pitches of the first and second ranges are substantially collinear and separated by the difficult range. 前記聴覚信号は、ユーザが前記基準信号のはるかに前又は前記基準信号のはるかに後で前記トリガを操作した場合のための異なる音を含む請求項26記載の装置。27. The apparatus of claim 26, wherein the audible signal includes a different sound for a case where a user operates the trigger much before or after the reference signal. ピッチの第一の範囲で発生する前記聴覚信号はユーザの一方の側に指向性ソースを有し、ピッチの第二の範囲で発生する前記聴覚信号はユーザの反対側に指向性ソースを有する請求項26記載の装置。The auditory signal occurring in a first range of pitch has a directional source on one side of the user, and the auditory signal occurring in a second range of pitch has a directional source on the opposite side of the user. Item 29. The device according to Item 26. 前記基準信号は少なくとも時々ユーザに提供される請求項19記載の装置。20. The apparatus of claim 19, wherein the reference signal is provided to a user at least from time to time. 前記基準信号は聴覚信号又は視覚信号である請求項30記載の装置。31. The device according to claim 30, wherein the reference signal is an auditory signal or a visual signal. 前記基準信号は実質的に一定のテンポを有する請求項30記載の装置。The apparatus of claim 30, wherein the reference signal has a substantially constant tempo. 前記基準信号は前記トリガのユーザによる以前の操作から導出される請求項30記載の装置。31. The apparatus of claim 30, wherein the reference signal is derived from a previous operation by a user of the trigger. 前記基準信号は前記トリガのユーザによる以前の操作から導出される請求項19記載の装置。20. The apparatus of claim 19, wherein the reference signal is derived from a previous operation by a user of the trigger. ユーザによる操作を受けるユーザ操作用トリガと、
制御部とを含み、この制御部は時間的インターバルをおいて基準信号を発生し、ユーザによる前記トリガの操作と前期基準信号の発生との間の時間的関係を求め、
前記制御部は、ユーザによる前記トリガの操作を指示する指示信号を発生させる装置。
A user operation trigger that receives an operation by the user;
A control unit that generates a reference signal at a time interval and determines a temporal relationship between operation of the trigger by a user and generation of the reference signal;
The control unit generates an instruction signal for instructing a user to operate the trigger.
前記制御部は、前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を少なくとも時々ユーザに提供する請求項35記載の装置。The apparatus of claim 35, wherein the control unit provides a guidance signal to the user at least from time to time as a function of the temporal relationship. 聴覚信号をユーザに提供する聴覚出力を含み、前記制御部は前記基準信号を少なくとも時々前記聴覚出力に供給する請求項35記載の装置。36. The apparatus of claim 35, comprising an auditory output that provides an auditory signal to a user, wherein the controller supplies the reference signal to the auditory output at least occasionally. 視覚信号をユーザに提供する視覚出力を含み、前記制御部は前記基準信号を少なくとも時々前記視覚出力に供給する請求項35記載の装置。36. The apparatus of claim 35, further comprising a visual output for providing a visual signal to a user, wherein the control supplies the reference signal to the visual output at least from time to time. 視覚信号をユーザに提供する視覚出力を含み、前記制御部は前記指示信号を前記視覚出力に供給する請求項35記載の装置。36. The apparatus of claim 35, further comprising a visual output for providing a visual signal to a user, wherein the control supplies the indication signal to the visual output. 前記制御部は、前記基準信号の発生の前か前記基準信号の発生の後の何れかに前記トリガを操作することをユーザに対して前記指示信号が選択的に指示するようにする請求項35記載の装置。36. The control unit, wherein the instruction signal selectively instructs a user to operate the trigger either before the generation of the reference signal or after the generation of the reference signal. The described device. 前記制御部は、時々前記基準信号の前に、時々前記基準信号の後に前記トリガを操作することをユーザに対して前記指示信号が選択的に指示するようにする請求項35記載の装置。36. The apparatus of claim 35, wherein the control unit causes the instruction signal to selectively instruct a user to operate the trigger, sometimes before the reference signal, and sometimes after the reference signal. 前記指示信号は、特定の方向への運動を描く請求項39記載の装置。40. The apparatus of claim 39, wherein the indication signal describes movement in a particular direction. 前記指示信号は、前記特定の方向への運動の描写に関して交互の横方向の運動によって前記基準信号の前又は後の何れかにユーザが前記トリガを操作するように選択的に指示する請求項42記載の装置。43. The instruction signal selectively instructs a user to operate the trigger either before or after the reference signal by alternating lateral movements with respect to the depiction of the movement in the particular direction. The described device. 前記指示信号は、ユーザの前記指示信号に対する応答を示す請求項43記載の装置。44. The apparatus of claim 43, wherein the indication signal indicates a response of the user to the indication signal. 前記指示信号は、ユーザの前記指示信号に対する応答を前記特定の方向への前記運動の変化として示す請求項44記載の装置。The apparatus of claim 44, wherein the indication signal indicates a response to the indication signal of a user as a change in the movement in the specific direction. コンピュータモニタを含み、前記指示信号はコンピュータモニタに表示される請求項35記載の装置。36. The apparatus of claim 35, including a computer monitor, wherein the indicating signal is displayed on the computer monitor. バーチャルリアリティディスプレイを含み、前記指示信号はバーチャルリアリティディスプレイに表示される請求項35記載の装置。36. The apparatus of claim 35, comprising a virtual reality display, wherein the indication signal is displayed on a virtual reality display. 前記指示信号は、ユーザの前記指示信号に対する応答を示す請求項35記載の装置。The apparatus of claim 35, wherein the indication signal indicates a response to the indication signal of a user. 前記指示信号は、ユーザの前記指示信号に対する応答を示す請求項39記載の装置。40. The apparatus of claim 39, wherein the indication signal indicates a response of the user to the indication signal. 前記視覚出力は、コンピュータモニタを含む請求項39記載の装置。The apparatus of claim 39, wherein the visual output comprises a computer monitor. 前記視覚出力は、バーチャルリアリティディスプレイを含む請求項39記載の装置。The apparatus of claim 39, wherein the visual output comprises a virtual reality display. 前記制御部は、前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を少なくとも時々ユーザに提供し、且つ前記ガイダンス信号は、ユーザによる前記トリガの操作が前期基準信号の発生を含む特定の範囲内にある場合には、実質的にユーザに提供されない請求項35記載の装置。The control unit provides a user with a guidance signal that is a function of the temporal relationship at least from time to time, and the guidance signal indicates that the operation of the trigger by the user is within a specific range including the generation of the reference signal. 36. The device of claim 35, wherein the device is substantially not provided to a user. 前記ガイダンス信号は、前記特定の範囲の前におけるユーザによる前記トリガの操作のための第一の特性と前記特定の範囲の後におけるユーザによる前記トリガの操作のための第二の特性とを有する請求項52記載の装置。The guidance signal has a first characteristic for a user to operate the trigger before the specific range and a second characteristic for a user to operate the trigger after the specific range. Item 53. The apparatus according to Item 52. 前記指示信号は、ユーザに前記特定の範囲の前か後の何れかに前記トリガを操作するように促す請求項52記載の装置。53. The apparatus of claim 52, wherein the instruction signal prompts a user to operate the trigger either before or after the specific range. ユーザの学習能力を向上させる方法であって、
時間的インターバルをおいて基準信号を発生すること、
トリガを提供するとともにユーザによる前記トリガの操作を受けること、
ユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との間の時間的関係を求めること、及び
ユーザによるトリガの操作を指示する指示信号を発生することを含む方法。
A method of improving a user's learning ability,
Generating a reference signal at time intervals;
Providing a trigger and receiving an operation of the trigger by a user;
A method comprising determining a temporal relationship between operation of a trigger by a user and generation of a reference signal, and generating an indication signal indicating operation of the trigger by the user.
前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を発生し、前記ガイダンス信号をユーザの応答と同時に少なくとも時々ユーザに提供することを含む請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, comprising generating a guidance signal that is a function of the temporal relationship and providing the guidance signal to the user at least occasionally simultaneously with the user's response. ユーザによる前記トリガの操作が前記基準信号の発生を含む特定の範囲内にある場合には、ユーザへのガイダンス信号を実質的に止める請求項56記載の方法。57. The method according to claim 56, wherein the guidance signal to the user is substantially stopped when the operation of the trigger by the user is within a certain range including the generation of the reference signal. 前記指示信号を発生することは、前記基準信号の前又は前記基準信号の後に前記トリガを操作することをユーザに対して選択的に指示することを含む請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, wherein generating the indication signal comprises selectively instructing a user to operate the trigger before or after the reference signal. 前記指示信号を発生することは、時々前記基準信号の前に、時々前記基準信号の後に前記トリガを操作することをユーザに対して選択的に指示することを含む請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, wherein generating the indication signal comprises selectively instructing a user to operate the trigger, sometimes before the reference signal, and sometimes after the reference signal. 視覚的表示器を提供すること、及び前記指示信号を該視覚的表示器を用いて発生する請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, providing a visual indicator, and generating the indicating signal using the visual indicator. 前記指示信号を発生することは、特定の方向への運動の描写を前記視覚的表示器を用いて表示することを含む請求項60記載の方法。61. The method of claim 60, wherein generating the indication signal comprises displaying a depiction of movement in a particular direction using the visual indicator. 前記指示信号を発生することは、前記特定の方向への運動の描写に関して横方向の運動を交互に行うことによって前記基準信号の前又は後の何れかに、ユーザが前記トリガを操作するように選択的に指示することを含む請求項61記載の方法。Generating the indication signal may be such that a user operates the trigger either before or after the reference signal by alternately performing a lateral motion with respect to the depiction of the motion in the particular direction. 63. The method of claim 61, comprising selectively indicating. 前記指示信号を発生することは、ユーザの前記指示信号に対する応答を示すことを含む請求項62記載の方法。63. The method of claim 62, wherein generating the indication signal comprises indicating a user's response to the indication signal. ユーザの前記指示信号に対する応答を示すことは、前記特定の方向への前記運動の変化させることを含む請求項62記載の方法。63. The method of claim 62, wherein indicating a response to the indication signal of a user comprises changing the movement in the particular direction. 前記指示信号を発生することは、ユーザの前記指示信号に対する応答を示すことを含む請求項55記載の方法。The method of claim 55, wherein generating the indication signal comprises indicating a response to the indication signal of a user. 視覚的表示器を提供すること、及び前記ガイダンス信号を該視覚的表示器を用いて発生することを含む請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, comprising providing a visual indicator and generating the guidance signal using the visual indicator. 聴覚的出力を提供すること、及び前記ガイダンス信号を該聴覚的出力を用いて発生することを含む請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, comprising providing an audible output and generating the guidance signal using the audible output. 視覚的表示器と聴覚的出力を提供すること、及び少なくとも前記ガイダンス信号を時々前記視覚的表示器で供給し、前記ガイダンス信号を時々前記聴覚的出力で供給する請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, comprising providing a visual indicator and an audible output, and providing at least the guidance signal from time to time on the visual indicator and providing the guidance signal from time to time on the audible output. コンピュータモニタ又はバーチャルリアリティディスプレイを用いて前記指示信号を発生することを含む請求項55記載の方法。56. The method of claim 55, comprising generating the indication signal using a computer monitor or a virtual reality display. 幼齢の子供のユーザによる操作に適応させたトリガと、
ユーザに信号を提供する出力と、
制御部とを備え、この制御部はユーザによる前記トリガの操作に応答して時間的インターバルをおいて基準信号を発生し、ユーザによる前記トリガの操作と前記基準信号の発生との間の時間的関係を求め、さらに、前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を前記出力により少なくとも時々ユーザに提供する装置。
A trigger adapted to the operation of the young child user;
An output that provides a signal to the user;
A control unit that generates a reference signal at a time interval in response to a user's operation of the trigger, and generates a reference signal between a user's operation of the trigger and generation of the reference signal. An apparatus for determining a relationship and further providing a guidance signal at least from time to time to the user via said output, said guidance signal being a function of said temporal relationship.
前記トリガは、幼齢の子供が握るように適合された本体と、本体の動きに応答する運動センサとを含む請求項70記載の装置。71. The apparatus of claim 70, wherein the trigger includes a body adapted to be held by a young child and a motion sensor responsive to movement of the body. 前記トリガは、子供の遊ぶ場所又は寝る場所の上方にぶら下げられた部材と、該部材の動きに応答するセンサとを含む請求項70記載の装置。71. The apparatus of claim 70, wherein the trigger comprises a member suspended above a play or sleeping place for a child, and a sensor responsive to movement of the member. 前記出力は、聴覚的出力と視覚的出力の内の少なくとも一方を含む請求項70記載の装置。71. The apparatus of claim 70, wherein the output comprises at least one of an audible output and a visual output. 前記制御部は、前記本体の以前の一連の動きから前記基準信号を発生する請求項71記載の装置。72. The apparatus of claim 71, wherein the controller generates the reference signal from a previous series of movements of the body. 前記運動センサは、加速度計又は運動検知回路を含む請求項74記載の装置。The apparatus of claim 74, wherein the motion sensor comprises an accelerometer or a motion sensing circuit. 前記制御部は、前記本体に収容されたマイクロコンピュータを含む請求項71記載の装置。72. The apparatus according to claim 71, wherein the control unit includes a microcomputer housed in the main body. 前記制御部は、前記トリガから離れて設けられ、通信リンクによって前記トリガに接続されている請求項71記載の装置。72. The apparatus of claim 71, wherein the control is provided remotely from the trigger and is connected to the trigger by a communication link. 前記制御部は、外部入力とは無関係に前記基準信号を周期信号として発生する請求項71記載の装置。72. The apparatus according to claim 71, wherein the control unit generates the reference signal as a periodic signal regardless of an external input. 前記制御部に応答して前記本体を所定の向きに向けるオリエンテーション部材を含む請求項71記載の装置。73. The apparatus of claim 71, further comprising an orientation member for orienting the body in a predetermined orientation in response to the control. オリエンテーション部材は回転質量を含む請求項79記載の装置。80. The apparatus of claim 79, wherein the orientation member includes a rotating mass. オリエンテーション部材はジャイロスコープ又はモータを含む請求項80記載の装置。81. The apparatus of claim 80, wherein the orientation member comprises a gyroscope or a motor. 前記制御部は、前記本体のリズミカルな運動及び回転運動の何れか一方に応答して前記出力に褒美信号を発生させる請求項70記載の装置。71. The apparatus of claim 70, wherein the controller generates a reward signal at the output in response to one of a rhythmic movement and a rotational movement of the body. ユーザが操作できるトリガを備えたプロセッサシステムのためのアプリケーションを実施するプログラムコードを含むコンピュータが読取り可能な媒体であって、前記アプリケーションはユーザの学習能力を向上させる方法を実施し、前記方法は、
時間的インターバルをおいて基準信号を発生すること、
ユーザによるトリガの操作を受けること、
ユーザによる前記トリガの操作と前記基準信号の発生との間の時間的関係を求めること、及び
前記時間的関係の関数であるガイダンス信号を発生して少なくとも時々ユーザに提供することを含む媒体。
A computer-readable medium containing program code for implementing an application for a processor system with a trigger operable by a user, wherein the application implements a method for improving a user's learning ability, the method comprising:
Generating a reference signal at time intervals;
Receiving the operation of the trigger by the user,
A medium comprising determining a temporal relationship between operation of the trigger by a user and generation of the reference signal, and generating and providing a guidance signal to the user at least from time to time as a function of the temporal relationship.
ユーザが操作できるトリガを備えたプロセッサシステムのためのアプリケーションを実施するプログラムコードを含むコンピュータが読取り可能な媒体であって、前記アプリケーションは
時間的インターバルをおいて基準信号を発生すること、
ユーザによるトリガの操作を受けること、
ユーザによるトリガの操作と基準信号の発生との間の時間的関係を求めること、及び
ユーザによるトリガの操作を指示する指示信号を発生することを含む方法を実行する媒体。
A computer-readable medium containing program code for implementing an application for a processor system with a trigger operable by a user, the application generating a reference signal at time intervals;
Receiving the operation of the trigger by the user,
A medium for performing a method including determining a temporal relationship between a user's operation of a trigger and generation of a reference signal, and generating an instruction signal indicating operation of the trigger by the user.
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