岛津近红外光脑功能成像系统科普系列丨fNIRS与运动篇

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在人类的悠久历史中，人类大脑如何运作至今仍然是最大的谜团之一。可视化脑功能成像作为重要的脑功能研究技术近年来迅速发展，其中“近红外光脑功能成像技术(fNIRS)”作为新一代脑科学研究技术而备受关注。

由于近红外光脑功能成像技术(fNIRS)可以在接近自然的环境中进行测量，具有非侵入性和对被试者约束性低等特点，被广泛用于心理学、教育、医学研究、康复研究、运动医学研究、工程研究、汽车和化妆品等多个领域。

岛津作为分析仪器生产商，从上个世纪八十年代开始着手进行近红外光脑功能成像技术(fNIRS)产品的研发，并于1991年上市第一款商业化产品OM-100A。随着近红外光脑成像技术的不断发展，岛津产品也随之进行更新，在2012年和2016年分别推出了多通道近红外光脑成像系统LABNIRS和便携式近红外光脑成像系统LIGHTNIRS。

应用案例

基于岛津LABNIRS的运动执行与运动想象脑激活模式比较

本案例选自2015年中国心理学发展心理专业委员会第十三届学术年会摘要集。

本案例介绍筛选出的30名被试者(男女各半)，采用岛津近红外光脑功能成像系统装置LABNIRS监测被试者在执行实际举哑铃(男生—4磅和8磅；女生—2磅和4磅)任务和想象举同等重量哑铃任务时，其大脑皮层氧合血红蛋白浓度的变化。

1fNIRS通道布局

使用LABNIRS 4×7 的多通道探头架, 包括 14 个发射探头和 14 个接受探头, 其中红色为发射探头, 蓝色为接收探头，探头间距为 3 cm, 构成 45 个通道, 覆盖额叶−顶叶皮层。根据国际 10-20 系统, 将通道23 定位于 Cz 上。fNIRS 测试后, 使用 3D 定位仪(FASTRAK，Polhemus，Colchester, VT, USA)确定Cz、Nz、AL、AR 点及探头位置。通过概率配准方法将 fNIRS 通道位置与 MNI 空间坐标进行配准, 获得与布鲁德曼分区之间的对应关系。

2结果结论

男性激活对比图                          女性激活对比图

本研究发现运动执行与运动想象都激活了主运动皮层; 除了男性在想象举 4 磅哑铃任务下仅激活主运动皮层、前运动皮层和辅助运动皮层外, 其余无论男性还是女性在运动执行与运动想象任务下都激活了这 4 个探测皮层, 且运动执行的激活水平强于运动想象。从整体趋势上来看, 运动强度影响运动执行任务相关运动区域的激活水平, 即运动强度越强, 激活水平越高; 在运动想象任务下, 不同强度的运动想象任务间大脑皮层激活水平无显著差异。另外男性和女性在运动执行任务中的左半球皮层的激活水平都高于右半球皮层, 而在运动想象任务中没有表现出这一单侧化现象。

3结语

岛津LABNIRS设备的检测结果证明了基于 fNIRS 的神经反馈训练能够调节运动想象水平，通过神经反馈技术训练被试对不同强度的运动想象任务的执行控制力, 以期更为客观的探究想象强度对相关皮层的影响作用，也会为神经修复研究领域带来一定的实证价值。

注：仅供研究参考，不作为临床诊断依据。

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