功能性近红外光谱技术PPT

简介功能性近红外光谱技术（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）是一种用于研究人脑功能活动的非侵入式测量...

简介功能性近红外光谱技术（functional near-infrared spectroscopy，fNIRS）是一种用于研究人脑功能活动的非侵入式测量方法。通过近红外光束对头皮发出光线，然后用光散射和吸收的变化来检测脑内氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化，从而得到脑血液动力学的信息。与传统的功能性磁共振成像（fMRI）相比，fNIRS具有更高的时间分辨率和可携带性，且不需要使用大型磁体。因此，fNIRS在许多应用领域中得到了广泛的应用，包括神经科学、心理学、运动科学、脑机接口等。原理fNIRS技术利用近红外光穿透力强的特点，通过对脑部进行照射，然后测量在其它位置接收到的散射光的强度。两个或多个探测器位于不同位置，用于测量脑组织内的光吸收。近红外光主要被血红蛋白吸收，特别是氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白。利用光的强度变化以及头皮下的脑部组织的特定吸收光谱，可以推断血氧水平的改变。具体而言，氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的比例可以作为血流动力学变化（脑血氧水平）的指标。因此，fNIRS被广泛应用于研究认知活动、运动控制、情绪调节等领域。应用脑功能研究fNIRS是一种用于研究脑功能的有力工具。通过测量脑血液动力学的变化，可以推断不同脑区的活动水平。fNIRS可以被广泛应用于研究任务型活动（如工作记忆、注意力、语言加工等）和静息态活动（如默认模式网络）。神经反馈训练神经反馈训练是一种训练方法，通过监测脑活动水平对个体进行训练和调节。fNIRS可以提供实时的神经反馈，帮助人们提升自我调节能力。例如，在学习过程中，fNIRS可以监测到学生的认知负荷和情绪状态，从而提供及时的反馈和调节。脑机接口脑机接口（brain-computer interface，BCI）是一种技术，通过直接控制外部设备来实现与脑部活动的交互。fNIRS可以作为一种BCI的控制信号源，通过解析脑血氧水平的变化来识别用户的意图，从而实现对外部设备的控制。临床应用fNIRS在临床领域中也有广泛的应用。例如，在儿科医学中，fNIRS可以用于检测新生儿的早期脑功能发育。此外，fNIRS还可以用于神经反馈治疗，帮助患者管理各种疾病，如抑郁症、焦虑症等。优势与局限性优势非侵入式测量方法，不需要使用大型磁体，便于携带和使用。时间分辨率较高，可以实时监测脑血液动力学的变化。相对较低的成本，适用于大规模数据采集和分析。局限性受到头皮和头发的干扰，可能引起测量误差。只能测量脑表面的区域，对深部结构的测量有限。对于小婴儿或有运动障碍的患者，测量结果可能受到运动伪迹的影响。结论功能性近红外光谱技术是一种有潜力的研究工具，用于研究脑功能和进行脑机接口交互。随着技术的不断进步和应用的广泛拓展，fNIRS将对神经科学和临床医学领域产生更大的影响。然而，要充分发挥其潜力，仍需解决测量误差和解析算法等技术挑战。