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《脑功能成像的新方法_功能性近红外光谱技术_fNIRS_.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、心理科学JournalofPsyehological段ienc2011,34(4):943一949脑功能成像的新方法功能性近红外光谱技术(fNIRS)刘宝根,2周兢姗2李菲菲3(浙江师范大学杭州幼儿师范学院,杭州,30!)(z华东师范大擎前教育与特殊教育学院,上海,!062)(3华东师范大学心理与认知科学学院,上海,200062)摘要功能性近红外光谱技术(细犯tional~一infrar司s户笙t~Py,fN1RS)利用血液的主要成分对60一%onr近红外光良好的散射性,从而获得大脑活动时氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的变
2、化情况∀目前该技术开始运用于自然情境下的高级认知#发展心理学#异常心理学等多个领域的研究∀该技术具有造价较低#便携性好,无噪音#无创性和对实验过程中被试动作不会过份敏感等优点,但也存在空间分辨率不高和校正算法有待进一步完善等方面的不足∀未来fNIRS的研究可以与爪仅I等其他成像技术进行结合,开展婴幼儿和特殊人群的认知神经科学研究以及自然情境下大脑认知的神经机制研究∀关键词功能性近红外光谱技术光谱窗氧合血红蛋白脱氧血红蛋白区域会出现血液中氧合血红蛋白(oxy一Hb)浓度的1引言上升,脱氧血红蛋白(dcoxy一Hb)浓度的下降(I
3、rani,由于对伪迹敏感#造价昂贵#仪器庞大等原因,Platek,Bunee,Ruocco,&Chute,2007)∀功能磁现有的脑功能成像技术(如fM卫I)不适用于以儿童共振成像技术(fMRI)正是利用认知活动中血红蛋(尤其是婴幼儿)#老年人以及特殊人群为对象的脑白浓度的变化导致的磁性变化,从而获得仪)IJD信功能成像研究,亦不适用于日常生活#工作等自然情号∀境下的认知神经科学研究∀功能性近红外光谱技术大脑组织活动时,血氧水平不仅会影响其磁性(funetionalnear一infraedSpeetrose叩y,fNIRS)被
4、认变化,同时也会影响其光学特性∀生理组织对光有为是一种能满足以上要求的脑功能成像技术,同时两种反应,一是吸收,二是散射∀血液的主要成分也被认为是一种具有良好前景#能为认知神经科学(水,氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白)对600一90nm研究提供新研究视角的技术(杨炯炯等,2001)∀本的近红外光的吸收非常小,具有良好的散射性,因此文主要介绍功能性近红外光谱技术的基本原理#该600一%orun的近红外光也被称为光谱窗(印ectral技术在自然情境下#在低幼儿童和特殊人群的认知Window),在这个光谱窗内,760tun左右和850nm
5、神经科学研究中的应用,讨论功能性近红外光谱技左右的近红外光对氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的术的优势和不足,并提出研究展望∀敏感性是不同的,前者对脱氧状态敏感,后者对氧合状态更为敏感∀因为头部不同皮层内散射的数量不ZfN旧S的基本原理会因为神经活动而变化,皮层组织散射导致的衰减2.1fNIRS的生理学原理被认为是恒定的∀因此认知活动中测量到的衰减的大脑通过血液的新陈代谢为神经元活动提供所变化就被认为是由于吸收的变化,而这个变化又是需的氧,而氧的消耗又刺激大脑局部血管的舒张,促大脑活动组织中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的变使毛细血管血
6、流量增加,导致局部脑血流(尤13F)和化所致∀因而通过测定大脑活动区域脑皮层散射光脑血容(CBV)的增加,表现为大脑血氧水平的迅速的强度,可以推知该区域血氧和血容量的变化∀这提高,这就是神经与血管匹配的机制(neurovasular样就可以得到在进行认知活动时脑内氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的相对浓度变化,从而推测认知活co叩hng)∀在这个机制的作用下,认知神经活动过程中,大脑神经活动区域增加的脑血流所携带的氧动相关的脑区及各脑区之间的相互关系∀因此研究将大大超过大脑活动所需的氧,而氧通过血液中的者可以采用功能性近红外光谱技术
7、(例IRS)获得大血红蛋白进行传输,故而认知活动过程中,大脑活动脑活动时血氧水平的变化,进而研究认知活动过程本研究得到教育部人文社会科学重点研究基地重大项目(07JI∃XLx264)的资助∀通讯作者:周兢∀E一mail:izhouc@gmal.~944心理科学的神经机制(Hoshi,2003;饰shi,2009;Izzet笔lu,3.1伽IRS在自然情境下高级认知神经科学研究Bunee,Izzet笔lu,Onarl,&Pourezaei,2007)∀中的运用2.2fNIRS的仪器构成自然情境下大脑认知的神经机制吸引着众多的研究
8、者,然而当前认知神经科学研究,因为成像技术一个功能性近红外光谱技术成像装置一般由光源#光源探测器#数据采集器等组成∀光源通过发光本身的特点,大部分都是在实验室条件下进行的,对二极管或者是与被试头型匹配起来的光纤束向特定实验设计有较高的要求,而且对被试的头部运动有大脑区域发射近
