fNIRS技术:敏感受试者大脑监测的更优选择


fNIRS技术概述

 

功能性近红外光谱技术(fNIRS),作为一种非侵入性神经成像技术,可通过测量氧合和脱氧血红蛋白的相对浓度变化,反映大脑局部皮质区域的活动。该技术使用范围覆盖多种领域,适用于不同年龄、肤色、健康状况的受试者,同时也适用于对设备使用有更高要求的敏感受试人群,如儿童、老人或临床患者等。

 

接下来将为您展示 fNIRS 是如何成为监测敏感受试人群大脑活动的优质选择,以及该技术在这类人群中将如何使用。

 

 

fNIRS为何适用于敏感受试人群?

 

fNIRS作为非侵入性神经成像技术,操作方便,设置时间较短。目前 fNIRS 设备通常为穿戴式或便携式,因此受试者在进行大脑监测时,不仅可以选择常用的实验室环境,还可以在室外多种运动场景中接受测试。此外,与其他神经成像技术(如脑电图和功能磁共振成像)相比,fNIRS极大地减少了运动伪影的出现概率。这对于那些无法长时间保持静止状态,或对于设备穿戴舒适度有着更高要求的敏感受试人群(如儿童、老人)而言,该技术更加便捷,也更为人性化。

 

综上,fNIRS利用其独有的优势,目前已成为敏感受试人群脑认知测试的更优选择。

 

 

 

 

fNIRS监测老年人大脑活动

 

由于全球人口趋于老龄化,了解老龄化相关的制约因素和疾病变得尤为重要。近期,多名不同领域内(如神经科学和临床领域)的老年人接受了fNIRS设备的测试,以评估其执行能力、运动能力和认知表现。近年来,双任务范式常常被用于评估老年人的认知功能,即通常让老年受试者同时进行运动任务(如行走)和认知或执行任务(如算术计算)。

 

 

以下是几个主要的研究领域:

 

01 通过锻炼等方式,测试健康老年人的认知功能和运动能力是否有所改善;

 

02 对比健康老年人与年轻人,在不同脑区域内的脑活动;

 

03 调查患病老年人(如帕金森病、阿尔茨海默病或中风)的脑功能,并测试康复和治疗方法是否对其有效。

 

 

再此列举了几个使用fNIRS设备对健康老年人和患病老年人进行的有趣研究,供大家参考:

 

Vitorio Retal. (2021). Changes in prefrontal cortical activity and turning in response to dopaminergic and cholinergic therapy in Parkinson's disease: A randomized cross-over trial. Parkinsonism Relat Disord. May;86:10-14.

 

Germain Cetal (2022). Effect of the Level of Physical Activity on Prefrontal Cortex Hemodynamics in Older Adults During Single- and Dual-Task Walking. J Aging Phys Act. Jul 12;31(1):96-104.

 

Pellegrini-Laplagne Metal (2022). Acute Effect of a Simultaneous Exercise and Cognitive Task on Executive Functions and Prefrontal Cortex Oxygenation in Healthy Older Adults. Brain Sci. Mar 28;12(4):455.

 

 

fNIRS监测婴幼儿大脑活动

 

除老年人外,fNIRS也经常应用于婴儿、幼儿和儿童大脑发育的研究:

 

01 婴幼儿执行或认知功能的研究;

02 婴幼儿语言发展的语言学研究;

03 婴幼儿心理研究,例如,评估婴幼儿与其照顾者或同伴的社会互动。该研究通常使用超扫描方法,即在多个受试者中同时进行近红外光谱测量;

04 患有发育性疾病(如多动症或自闭症)的临床患病的研究;

05 早产儿不同脑区域内脑氧合变化的研究。

 

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最后,列举了几个使用fNIRS设备对婴幼儿进行的有趣的发育研究,供大家参考:

 

Xie Setal. (2021). An fNIRS examination of executive function in bilingual young children. International Journal of Bilingualism, 25(3), 516–530.

 

Lai Yetal. (2020). Determining Whether Tennis Benefits the Updating Function in Young Children: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study. Applied Sciences 10(1):407.

 

Sun Fetal (2022). Effect of game-based high-intensity interval training program on the executive function of children with ADHD: Protocol of a randomized controlled trial. PLoS One. Jul 28;17(7)

 

 

关键词:

维拓启创,fNIRS,功能性近红外光谱,敏感受试人群

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