CARMEN：认知辅助机器人在轻度认知障碍治疗中的应用与前景

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CARMEN：认知辅助机器人在轻度认知障碍治疗中的应用与前景

近年来，随着人口老龄化的加剧，轻度认知障碍（MCI）成为了一个日益受到关注的健康问题。MCI是介于典型老化和痴呆之间的一个阶段，影响记忆、注意力和执行功能等认知领域。尽管现有的药物治疗无法减缓或阻止这种演变，但行为治疗可以提供帮助。在这一背景下，由加州大学圣地亚哥分校（2024USNews美国大学排名：28）的研究团队开发的CARMEN（Cognitively Assistive Robot for Motivation and Neurorehabilitation）应运而生。CARMEN是一款小型桌面机器人，旨在帮助MCI患者在家中学习提高记忆力、注意力和执行功能的技能。本文将深入探讨CARMEN的开发背景、功能特点及其在认知康复中的应用前景。

认知辅助机器人在神经康复中的应用

CARMEN的全称为Cognitively Assistive Robot for Motivation and Neurorehabilitation，是由加州大学圣地亚哥分校的研究团队开发的一种小型桌面机器人。与其他同类机器人不同，CARMEN是与临床医生、MCI患者及其护理伙伴合作开发的，专门教授补偿性认知策略以改善记忆和执行功能。MCI是介于典型老化和痴呆之间的一个阶段，影响记忆、注意力和执行功能等多个认知领域。现有的药物治疗无法减缓或阻止这种演变，但行为治疗可以提供帮助。CARMEN通过互动游戏和活动教授一系列简单的认知训练，例如教参与者创建放置重要物品的固定位置或学习记笔记策略。

研究团队设计CARMEN时考虑了多项标准，包括用户可以独立使用机器人、无需临床医生或研究人员监督；机器人必须即插即用，且无需频繁维护；能够在有限的互联网接入条件下运行；能够长时间运行；能够清晰地与用户沟通，表达同情和理解，并在完成挑战性任务后提供休息以保持参与度。研究人员将CARMEN部署在几位MCI患者的家中一周，患者参与了多项任务，如确定放置家庭物品的固定位置和在日历上安排任务。结果显示，患者尝试了以前认为不可能的策略和行为，且都表示使用机器人很容易。

行为治疗在轻度认知障碍中的应用

阿尔茨海默病目前尚无治愈方法，但药物和非药物治疗可以帮助管理症状。阿尔茨海默病会导致记忆、思维和其他认知功能的逐渐下降，并引起情绪和行为变化。美国食品药品监督管理局（FDA）批准的两种疾病修正药物，aducanumab（Aduhelm）和lecanemab（Leqembi），可以去除大脑中的β-淀粉样蛋白，但不能改善认知功能。五种药物可以缓解症状，帮助思维和记忆，但不能减缓疾病进展或治疗其根本原因。非药物方法如艺术疗法、认知康复等也能改善功能和心理健康。

早期阶段的药物治疗包括aducanumab和lecanemab，但前者将于2024年停产。其他药物如donepezil、galantamine、rivastigmine和memantine等可以帮助改善认知症状。非药物治疗如谈话疗法、认知行为疗法和认知刺激疗法等也有助于维持生活质量。运动也被认为对预防和缓解阿尔茨海默病有一定益处。抗抑郁药、抗焦虑药和助眠药等也用于治疗阿尔茨海默病的行为问题。研究人员正在探索新的治疗方法，包括免疫疗法和减少神经炎症等。

辅助技术的开发与合作

在辅助技术的开发过程中，跨学科的合作显得尤为重要。联想与斯科特-摩根基金会合作开发突破性辅助技术解决方案。联想宣布继续支持斯科特-摩根基金会，这是一家致力于辅助技术创新的非营利组织。双方自2021年开始合作，致力于以人为本的创新，提供更智能的技术。联想将作为斯科特-摩根基金会的官方赞助商，分享其从口袋到云端的技术。斯科特-摩根基金会总部位于英国，专注于开发技术驱动的解决方案，帮助极度残疾人士。基金会开发了大胆的概念验证和可扩展的解决方案。

联想将支持基金会的多项计划，包括下一代增强和替代通信（AAC）、无障碍设备接口、自主轮椅和集成智能家居解决方案。双方预计将在2024年初推出突破性辅助技术解决方案。斯科特-摩根基金会由著名机器人科学家彼得·斯科特-摩根博士与其丈夫弗朗西斯在2017年创立，彼得在被诊断为肌萎缩侧索硬化症（ALS）后，重新想象了残疾的未来，并将自己的生活视为一个深刻的实验和可能性的灯塔。联想的产品多样性办公室（PDO）也参与其中，确保技术的负责任开发和部署。联想最近展示了一项强大的AI驱动技术，能够实时将巴西手语翻译成文本和语音。联想的全球技术领导地位和多样化的人才和技术将帮助斯科特-摩根基金会实现其非凡愿景。

互动游戏和活动对认知训练的影响

互动游戏和活动在认知训练中发挥着重要作用。研究表明，通过引入移动游戏Lumosity: Brain Training到齐齐哈尔大学一年级语言学学生的学习过程中，能够有效提升学生的批判性思维技能。研究样本包括30名志愿者，平均年龄为18.4岁，性别比例均等。实验前，受试者进行了基于美国科学家Starkey开发的批判性思维技能成功方法学的预测试，结果显示平均得分为22.13分（满分30分）。实验组在课堂上使用Lumosity高级应用程序进行为期一个月的密集训练，结果表明，实验组的批判性思维技能显著提高，平均得分上升至24.50分。使用配对样本的Student’s t检验评估了效果，结果显示标准值和实测值之间存在显著差异（p=0.012）。

研究表明，互动学习环境在有限屏幕时间的情况下，可以作为发展学生批判性思维技能的工具。研究的创新之处在于学生仅在课堂上使用该应用程序，研究假设得到了验证。研究结果对那些研究将互动学习环境整合到大学和学生项目中的人，以及那些将批判性思维视为科学知识领域并寻求发展批判性思维技能的人具有参考价值。

结论

CARMEN作为一款认知辅助机器人，在轻度认知障碍的行为治疗中展现了巨大的潜力。通过与临床医生、MCI患者及其护理伙伴的合作开发，CARMEN不仅能够教授补偿性认知策略，还能通过互动游戏和活动提高患者的记忆力、注意力和执行功能。尽管现有的药物治疗无法减缓或阻止MCI的演变，但CARMEN的出现为行为治疗提供了一种新的可能性。

此外，跨学科的合作在辅助技术的开发过程中显得尤为重要。联想与斯科特-摩根基金会的合作为我们展示了技术驱动的解决方案如何帮助极度残疾人士。互动游戏和活动在认知训练中的应用也为我们提供了新的思路，通过引入移动游戏等互动学习环境，可以有效提升学生的批判性思维技能。

总的来说，CARMEN的成功开发和应用不仅为MCI患者提供了新的治疗手段，也为未来辅助技术的发展指明了方向。随着技术的不断进步和跨学科合作的深入，我们有理由相信，未来将会有更多类似CARMEN的创新技术问世，为认知障碍患者带来更多福音。