大腦不僅是人體最復雜的器官，也是最難研究的器官之一。為了了解人腦不同區(qū)域的作用以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔茫谇逍训氖茉囌邎?zhí)行受控任務時測量神經(jīng)元活動至關重要。然而，最精確的測量設備是侵入性的，這極大地限制了它們在現(xiàn)實生活中對健康人類的使用。

為了克服這一主要障礙，科學家們想出了巧妙的技術，以安全、無創(chuàng)的方式測量大腦活動。一個突出的例子是功能性磁共振成像(fMRI)，它使用強磁場和無線電波來繪制大腦血流的變化。功能磁共振成像的一個主要缺點是必要設備的尺寸和成本，這限制了其在實驗室和臨床環(huán)境中更廣泛的采用。幸運的是，一種稱為功能近紅外光譜 (fNIRS) 的不同技術已經(jīng)獲得關注。這種方法包括在頭皮上放置光源和探測器來測量血紅蛋白濃度的局部變化，這與大腦活動相關。盡管 fNIRS 具有簡單性和便攜性等優(yōu)點，但其真正潛力在大腦的許多區(qū)域仍未得到開發(fā)。

之前的研究已經(jīng)使用 fNIRS 來檢測腹側視覺通路中的大腦活動，但沒有評估其可行性和生態(tài)有效性，或者檢測到的信號是否是理想的。在此背景下，包括中國西安電子科技大學董明浩教授和北京師范大學朱超哲教授在內(nèi)的研究小組開始測試 fNIRS 測量枕外側復合體 (LOC) 和梭狀回的大腦活動的能力。面部區(qū)域(FFA)，被稱為腹側視覺通路的兩個關鍵區(qū)域。他們的研究 發(fā)表在黃金開放獲取期刊 《神經(jīng)光子學》上。

了解LOC和FFA的功能有助于理解實驗。LOC在物體識別中起著至關重要的作用;它的神經(jīng)元參與處理有關物體形狀和形式的信息。另一方面，F(xiàn)FA專門從事人臉的處理和識別。與 FFA 相比，LOC 更靠近頭皮。因此，該團隊假設 fNIRS 測量在該區(qū)域比在 LOC 上更有可能成功。

為了檢驗這一假設，研究人員招募了 63 名成年受試者，其中 35 名被納入當前研究，而另外 28 名被納入后續(xù)研究，其結果與當前研究中的結果相符，但在研究中未提及。出版物。該團隊在使用便攜式儀器進行 fNIRS 測量的同時，還執(zhí)行了多項物體和面部識別任務。這個想法是為了檢查相應的大腦區(qū)域是否會表現(xiàn)出對受試者之前在實驗期間看到的物體或面孔的圖像做出反應的活動。值得注意的是，該團隊使用了他們在之前的研究中開發(fā)的一種名為“經(jīng)顱腦圖譜”的工具，來確定每個受試者的儀器傳感器的最佳位置。此外，當前的研究通過證明將目標通道放置在與目標坐標相對應的位置足以測量LOC活動，從而消除了在目標坐標周圍額外的補充通道的需要，從而提供了有價值的見解。

結果符合研究人員的預期，正如 Dong 所說：“根據(jù)我們的研究結果，LOC 目標通道會選擇性地激活對物體的反應，而 FFA 目標通道則不會。” 最可能的解釋是FFA所在的深度超過了fNIRS的檢測閾值。“盡管 fNIRS 檢測在收集 FFA 活性方面??存在局限性，但 LOC 區(qū)域似乎是基于 fNIRS 的檢測的合適目標，”Dong 補充道。

總體而言，研究小組的努力代表著向更好的大腦研究技術邁出了一步。“我們的結果有助于了解 fNIRS 在實際應用中的可行性。據(jù)我們所知，這項工作是第一個檢驗該技術在監(jiān)測腹側視覺通路內(nèi)皮層活動的可行性的工作，”Dong 總結道。

fNIRS 技術的進一步進步可能會為某些腦部疾病提供實用、低成本的診斷，并為神經(jīng)增強設備提供潛在的途徑。此類設備將使我們能夠增強特定的認知功能或幫助治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病。