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在人類的悠久歷史中，人類大腦如何運(yùn)作至今仍然是最大的謎團(tuán)之一。可視化腦功能成像作為重要的腦功能研究技術(shù)近年來迅速發(fā)展，其中“近紅外光腦功能成像技術(shù)(fNIRS)”作為新一代腦科學(xué)研究技術(shù)而備受關(guān)注。

由于近紅外光腦功能成像技術(shù)(fNIRS)可以在接近自然的環(huán)境中進(jìn)行測量，具有非侵入性和對被試者約束性低等特點(diǎn)，被廣泛用于心理學(xué)、教育、醫(yī)學(xué)研究、康復(fù)研究、運(yùn)動醫(yī)學(xué)研究、工程研究、汽車和化妝品等多個領(lǐng)域。

島津作為分析儀器生產(chǎn)商，從上個世紀(jì)八十年代開始著手進(jìn)行近紅外光腦功能成像技術(shù)(fNIRS)產(chǎn)品的研發(fā)，并于1991年上市第一款商業(yè)化產(chǎn)品OM-100A。隨著近紅外光腦成像技術(shù)的不斷發(fā)展，島津產(chǎn)品也隨之進(jìn)行更新，在2012年和2016年分別推出了多通道近紅外光腦成像系統(tǒng)LABNIRS和便攜式近紅外光腦成像系統(tǒng)LIGHTNIRS。

應(yīng)用案例

基于島津LABNIRS的運(yùn)動執(zhí)行與運(yùn)動想象腦激活模式比較

本案例選自2015年中國心理學(xué)發(fā)展心理專業(yè)委員會第十三屆學(xué)術(shù)年會摘要集。

本案例介紹篩選出的30名被試者(男女各半)，采用島津近紅外光腦功能成像系統(tǒng)裝置LABNIRS監(jiān)測被試者在執(zhí)行實(shí)際舉啞鈴(男生—4磅和8磅；女生—2磅和4磅)任務(wù)和想象舉同等重量啞鈴任務(wù)時，其大腦皮層氧合血紅蛋白濃度的變化。

1fNIRS通道布局

使用LABNIRS 4×7 的多通道探頭架, 包括 14 個發(fā)射探頭和 14 個接受探頭, 其中紅色為發(fā)射探頭, 藍(lán)色為接收探頭，探頭間距為 3 cm, 構(gòu)成 45 個通道, 覆蓋額葉−頂葉皮層。根據(jù)國際 10-20 系統(tǒng), 將通道23 定位于 Cz 上。fNIRS 測試后, 使用 3D 定位儀(FASTRAK，Polhemus，Colchester, VT, USA)確定Cz、Nz、AL、AR 點(diǎn)及探頭位置。通過概率配準(zhǔn)方法將 fNIRS 通道位置與 MNI 空間坐標(biāo)進(jìn)行配準(zhǔn), 獲得與布魯?shù)侣謪^(qū)之間的對應(yīng)關(guān)系。

2結(jié)果結(jié)論

男性激活對比圖                          女性激活對比圖

本研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)動執(zhí)行與運(yùn)動想象都激活了主運(yùn)動皮層; 除了男性在想象舉 4 磅啞鈴任務(wù)下僅激活主運(yùn)動皮層、前運(yùn)動皮層和輔助運(yùn)動皮層外, 其余無論男性還是女性在運(yùn)動執(zhí)行與運(yùn)動想象任務(wù)下都激活了這 4 個探測皮層, 且運(yùn)動執(zhí)行的激活水平強(qiáng)于運(yùn)動想象。從整體趨勢上來看, 運(yùn)動強(qiáng)度影響運(yùn)動執(zhí)行任務(wù)相關(guān)運(yùn)動區(qū)域的激活水平, 即運(yùn)動強(qiáng)度越強(qiáng), 激活水平越高; 在運(yùn)動想象任務(wù)下, 不同強(qiáng)度的運(yùn)動想象任務(wù)間大腦皮層激活水平無顯著差異。另外男性和女性在運(yùn)動執(zhí)行任務(wù)中的左半球皮層的激活水平都高于右半球皮層, 而在運(yùn)動想象任務(wù)中沒有表現(xiàn)出這一單側(cè)化現(xiàn)象。

3結(jié)語

島津LABNIRS設(shè)備的檢測結(jié)果證明了基于 fNIRS 的神經(jīng)反饋訓(xùn)練能夠調(diào)節(jié)運(yùn)動想象水平，通過神經(jīng)反饋技術(shù)訓(xùn)練被試對不同強(qiáng)度的運(yùn)動想象任務(wù)的執(zhí)行控制力, 以期更為客觀的探究想象強(qiáng)度對相關(guān)皮層的影響作用，也會為神經(jīng)修復(fù)研究領(lǐng)域帶來一定的實(shí)證價值。

注：僅供研究參考，不作為臨床診斷依據(jù)。

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