隨著多模態(tài)腦科學研究的發(fā)展，科研圈涌現(xiàn)出一批高質(zhì)量的近紅外功能成像和腦電結(jié)合的論文，以前在瀚翔生物公眾號就發(fā)表過：《如何用10個被試做近紅外和腦電結(jié)合的研究（該文介紹了利用方法學分析數(shù)據(jù)的多模態(tài)結(jié)合方案，被試數(shù)量較少，且文章質(zhì)量較高）》和《使用NIRS作為基于腦電BCI性能的預測器（該文講述了使用近紅外作為腦電BCI控制的性能表現(xiàn)預測器，為BCI研究者提供了新的思路）》。
如今我們繼續(xù)介紹這種實用、低成本、非侵入式的多模態(tài)技術(shù)及其中涉及到的近紅外全腦測量系統(tǒng)。
近期發(fā)表在NeuroImage雜志（影響因子5.835）的論文——基于全腦靜息態(tài)下腦電圖&全腦近紅外多模態(tài)測量的自發(fā)神經(jīng)活動血流相關(guān)性研究，采用了領(lǐng)先的近紅外全腦測量系統(tǒng)，為近紅外全腦測量的開拓者。（注：該文第二作者是紐約州立大學醫(yī)學中心，Randall Barbour，NIRX公司創(chuàng)始人，教授）。
文章簡介
基于全腦靜息態(tài)下腦電圖&全腦近紅外多模態(tài)測量的自發(fā)神經(jīng)活動血流相關(guān)性研究。
研究目的
1、通過全腦放置fNIRS探頭與EEG電極來研究神經(jīng)活動，同步采用特殊設計的Holder進行固定；
2、用fNIRS—EEG測量整個頭部HbO、HbR和神經(jīng)活動，同時使用EMG評估；
3、分析在休息狀態(tài)下，引起整個大腦皮層同步腦電信號和血流動力學之間的關(guān)系。
研究方法
1、所有的探測器和光源都采用holder進行放置；
2、所有的腦電電極都被安裝在光源和探測器之間。整體布局如下圖所示
Ps:這種塑料支架設計的目的是實現(xiàn)最大限度的光學成像和電的耦合，并在fNIRS-EEG實驗中保持距離和穩(wěn)定性。
3、近紅外設備推薦使用NIRSOUT XP設備（深圳瀚翔獨家代理，NIRX近紅外），使用19 LED光源和19探測器進行測量，全腦近紅外測量系統(tǒng)；
4、光源和探測器放置位置：我們把光源和探測器放置在國際10-20系統(tǒng)中(FP1, FP2, F4, C4, P4,O2, F8, T4, T6, Fz, Cz,Pz, F3, C3, P3, O1, F7, T3, and T5)， EMG電極放置在F7和F8腦電圖（EEG）位置附近，靠近顳肌；
5、被試群體：18名健康年輕被試，平均年齡26歲；
6、數(shù)據(jù)采集同步使用Presentation software觸發(fā)同步Marker。
A: 三聯(lián)體的塑料夾固定片,中間為EEG電極；
B：同步數(shù)據(jù)采集；
數(shù)據(jù)分析和結(jié)果
分析
1、利用修改后的比爾-朗伯定律，將光信號轉(zhuǎn)換為含氧血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度（HbO和HbR）；
2、腦電圖信號是由帶通濾波的0.5-70赫茲&全腦近紅外光學信號在0.01-0.5赫茲上進行預處理；
3、對于每個通道，腦電圖的功率譜圖是用一個1s的窗口計算的，其中有50%的重疊。然后在5赫茲的時候重新采樣腦電圖能量和光學時間序列。從所得到的信號中，計算出了光信號與腦電圖功率之間的交叉相關(guān)性。
結(jié)果
A：三聯(lián)體的塑料夾固定片,中間為EEG電極；
B：同步數(shù)據(jù)采集；
結(jié)論
1、全腦同步fNIRS-EEG記錄為研究神經(jīng)血管耦合及其與病理大腦生理學的關(guān)系提供了一種很有前景的技術(shù)；
2、我們的研究結(jié)果表明，血液動力學在多個頻率上顯示了與神經(jīng)活動相關(guān)的各種時間的相關(guān)性；
3、含氧血紅蛋白的顯著下降點和HBR濃度的峰值時緊隨其后的是腦電阿爾法活動的增加，大約是8s，特別是在枕骨和顳區(qū)。這一發(fā)現(xiàn)與fMRI核磁研究的結(jié)果一致，這些研究顯示了腦電圖阿爾法功率與血流信號響應之間的聯(lián)系。
該論文使用全腦近紅外測量系統(tǒng)（19光源和19探測器）布置在國際10-20系統(tǒng)中(FP1, FP2, F4, C4, P4,O2, F8, T4, T6, Fz, Cz,Pz, F3, C3, P3, O1, F7, T3, and T5)，是一種全新的近紅外功能成像測量研究，以往近紅外結(jié)合腦電測量往往只測量一個區(qū)域或者幾個電極點，沒有深入研究出腦電和近紅外結(jié)合的深入范式。
當然，深圳瀚翔獨家代理的BP腦電和NIRX近紅外不僅能夠?qū)崿F(xiàn)上述的異位置腦電和近紅外測量研究，還能夠達成同位同步的近紅外&腦電測量系統(tǒng)，全腦測量系統(tǒng)不僅僅局限于19光源*19探測器，有更高配置的64光源*32探測器激光全腦測量近紅外系統(tǒng)。
拓展了解
目前，近紅外和腦電結(jié)合的多模態(tài)研究越來越成熟，隨之而生的是一些處理方法和研究方式，瀚翔作為一個平臺，總代理BP腦電和NIRX近紅外，可為更多老師和研究人員提供更多專業(yè)的神經(jīng)科學和腦科學系統(tǒng)的解決方案，真摯邀請您關(guān)注瀚翔公眾號“瀚翔生物835259”，我們將更進一步推送更多前沿的研究文章和實驗設計方案，助力您更好地進行科研研究和實驗。
