慧创近红外 | 慧创157通道产品 助力攀登认知神经科研高峰

  北京师范大学 卢春明教授

北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室 卢春明教授—《可穿戴近红外测量技术在群体神经科学研究中的应用》

fNIRS超扫描技术已经被广泛地应用到社会互动的研究过程中，通过可穿戴的fNIRS设备，研究者们在与社会互动问题密切相关的领域进行了诸多研究。可穿戴近红外技术应用更加广泛，对于群体科学脑机制的研究发挥着重要作用。人际互动是复杂的社会现象，近红外在教育神经科学中，用于研究人际互动社会关系角色分配师生关系、亲密关系等。fNIRS在教育教学中的应用是多学科交叉包括认知脑神经、社会学、教育学等近红外脑成像技术研究，多模态数据整合有助于提供多源证据。

  四川师范大学 杨娟教授

四川师范大学计算机科学学院教育技术系 系主任杨娟教授—《EFL处理中的认知负荷假设》

杨娟教授分享了近红外脑成像技术在教育领域取得的最新进展。杨娟教授长期以英语作为二语学习研究领域，利用fNIRS研究语言加工的认知负荷，通过在几何问题中使用高阶数学思维对中国学生英语学习者（EFL）语音加工的影响，近红外覆盖了额叶和颞叶区域脑皮层，研究发现高阶几何题显著激活的左额中回区域和右测梭状回，抑制了左侧Broca区激活和靠近Wernick的临近区域颞上回后部，研究表明数学任务对后续的英语语音解码有显著的脑功能影响，启发了教育教学中考虑学生的认知负荷，合理安排数学课程和英语课程的先后顺序和间隔时间。

  北京市体育科学研究所 崔书强博士

北京市体育科学研究所 崔书强博士—《近红外脑功能成像技术与经颅电刺激干预在竞技体育中的应用研究》

崔书强博士分享了近红外脑成像技术结合神经调节技术如何提高改善运动员表现，从两方面展开介绍，一方面近红外脑功能成像技术作为电刺激干预效果的评价，另一方面近红外脑功能成像技术作为监测手段，监测TMS调节运动员中枢神经状态，例如运动员赛前有焦虑情绪，利用fNIRS对前额叶皮层的兴奋性进行检测选取合适的TMS刺激调节运动员的焦虑情绪提高改善运动员。

  天津师范大学 章鹏 硕士生导师

天津师范大学心理学部 章鹏 硕士生导师—《fnirs技术的应用与优势领域研究》

章鹏老师分享了fNIRS技术在认知神经科学优势领域研究，近红外在认知神经科学领域研究中可以揭示认知活动的神经基础，验证心理学理论并且可以基于脑神经机理构建新理论。结合fNIRS独特的优势高生态效度分享在不同认知神经科学领域的应用，社会认知神经科学利用超扫描技术揭示真实自然情景中的社会认知；在教育神经科学可评估师生互动的脑机制提供学习效果的评估；在发展认知神经科学适合不同年龄段的被试尤其是婴幼儿、早产儿，fNIRS被誉为最具潜力的婴幼儿脑功能成像手段；在运动认知神经科学、消费认知神经科学、临床心理学中都有广泛应用。

  深圳大学 李鹏教授

深圳大学心理学院 李鹏教授—《社会合作中结果评价及奖励分配的认知神经机制》

李鹏教授分享了利用近红外超扫描技术在结果评价及奖励分配的认知神经机制，利用超扫描技术让两人同时进行时间估计任务（协调组）或单人进行时间估计任务（对照组），研究发现协调组的两人在背外侧前额叶皮层（DLPFC）表现出更高的行为同步性和更高的脑间同步性（IBS）。他们对任务结果的责任归因也表现出更加平等的倾向，更倾向于平等的奖励分配，研究结果阐明了人际协调对奖励分配的影响以及前额叶皮层在这些过程中的关键作用。

 香港浸会大学 余荣军教授

香港浸会大学商学院 余荣军教授—《合作与竞争的超脑研究》

余荣军教授分享了合作与竞争的大脑网络，内侧PFC和DLPFC的动态交互使到达焦点。Alpha波段站点间阶段聚类(IPC)支持在竞争环境下的合作。超扫描为我们在较为真实的社会环境中考察了多个被时间的大脑互动神经机制提供了途径，使我们可以对多个大脑活动的活动信息进行同时的采集和分析。

  清华大学 张丹教授

清华大学心理学系 张丹教授—《基于近红外脑际神经耦合的噪声下言语理解神经机制研究》

张丹教授围绕超扫描和言语的研究，分享了基于近红外脑际神经耦合的噪声下言语理解神经机制的系列研究。

使用近红外光谱成像技术测量了人在倾听自然语料时听觉系统和感觉运动系统的神经活动，并通过计算听者和讲者的神经耦合及其行为学相关的方式，探索人在噪声条件下理解言语的神经机制。右侧颞上回和颞中回属于言语加工双系统中的听觉系统，它通过声学的机制来选择性地加工目标语音和抑制环境噪声；而中央后回属于感觉运动系统，它通过模拟发声动作来补全被噪声掩蔽的信息。

研究结果显示，两个系统可能通过不同的机制来应对噪声干扰。研究从脑际视角出发，为探索噪声条件下自然言语理解中两个神经系统的功能差异提供了新的实验证据。

问题一：为什么要用近红外？
张丹教授：

1、近红外更适合自然状态、抗干扰。

2、成像更局部化，对不同脑区更容易做解释。

章鹏老师：
1、近红外采样率更高，采样点多，数据更加接近真实。
2、对被试群体友好，成年人、儿童、老人都可以使用，不会引发不适。

3、支持实时互动下的数据分析，多人互动同步检测。

问题二：未来近红外的应用及趋势

章鹏老师：

  群体成像是很重要的应用领域。比如在自然场景下交互、多人的群体活动场景，甚至玩剧本杀的时候也可以应用。越接近真实自然的场景，越容易把研究结果更好地应用于临床。此外社会认知场景的研究也是重要趋势。

张丹教授：

  自然场景下研究，是近红外技术独特的竞争力所在。用近红外研究的结果更有助于应用转换。再结合干预技术，发挥近红外成像的局部化的特征，未来可以应用于很多领域。

卢春明教授：

  便携可穿戴是未来很重要的趋势。此外，多模态的联合应用方案也是大势所趋。对于很多疾病来说不止要测量，还要干预。在其他学科，比如商业谈判，咨询师，采访者交流，医生团队协作等等。总体来说，近红外的潜力非常大。

问题三：在超扫描研究领域，近红外技术发展趋势
汪待发博士：

  目前近红外在超扫描领域面临的挑战是：很多硬件和软件，从一开始是按照一个被试来设计的，一旦涉及到多人，研究难度会比较大。作为技术专家，我们会推动这个问题，做一个软件，让大家拿一台设备，就能做多人研究；让不同的设备有无线的方式精准同步，适合各类场景。也需要把超扫描计算方式规范化、傻瓜化，也要推动分析软件的规范化。慧创作为技术专家，愿意在超扫描专家的带领下，做相关需求支撑性的推动。

汪待发博士在现场谈及关于近红外的发展趋势，说道：“慧创已经引领了超百通道，覆盖全脑的趋势。我们在做前额和顶叶的信号检测时，发现信号差值近1000倍。如果我们把前额的信号强度比喻成100，那么在顶叶可能是就是0.1。想要做全脑检测，首先要实现检测信号有效。打个比方，如果只是做前额的检测，相当于一部自行车，行驶速度是15公里/小时。如果要检测顶叶，那么这辆自行车，时速就变成了15000公里！真正是从量到质的变化。”

所以，无论通道数是多是少，先做到能检测到信号，才能被称之为“有效通道”。

如果想要得知近红外设备是否有好的信号质量，这两个范式能够简单直接地给出答案。

汪待发博士谈到，由于亚洲人是黑头发，再加上头顶的颅骨厚度大于额叶，使得入射光大幅衰减，导致能够被探头接收到的出射光远小于前额叶，故在顶叶、枕叶等脑区很难采集到信号，过去一直是fNIRS脑功能检测的一大难题。创近红外自主研发的第三代产品已突破了这一难关，采用了APD雪崩二极管搭配超微光探测技术，大大提高了灵敏度，在有黑头发且颅骨较厚的顶叶、枕叶也能采集到优质的信号。

脑电技术有较高的时间分辨率，但是空间分辨率较低，脑电和近红外有着更好的时间分辨率和空间分辨率互补性，这两种方法的结合，可以更全面的检测皮质的活动。慧创近红外与脑电联合采集的头帽具备自主研发技术，可以兼容脑电的干电极和湿电极，采集信号更准确，能够最大程度的减少外界干扰。此外，慧创提供定制的头帽方案，可以适配不同的头型，佩戴方便舒适。

相比于单独使用TMS，近红外与TMS的联用在临床上可以用来诊断神经生理学疾病，同时也可以作为疾病治疗的评价方法。目前近红外与TMS的联用在抑郁症、精分症、康复、等各个方面都有应用。慧创近红外提供与TMS联用的专用头帽，能够最大程度的减少电磁干扰，可全头采集使用，在疗效评估的同时，也可以在TMS刺激的过程中实时的观测大脑的活动。

西北师范大学心理学院-丁小斌院长、王仁书记莅临慧创展台参观指导。