fNIRS响应的起源

栏目:行业新闻发布:2025-12-21浏览:3

来源:脑机之声

fNIRS(近红外脑功能成像)测到的不是“神经元放电”,而是神经活动引起的血流动力学变化。它通过近红外光进入头皮下方组织,估计氧合血红蛋白(HbO)和脱氧血红蛋白(Hb)的变化,用这些变化去反映脑区在任务中的“被动员程度”。

1)fNIRS的响应从哪来:神经活动引起血流调节(NVC

神经元开始工作后,局部的代谢需求会上升(对氧、葡萄糖的需求增加)。身体会通过血管调节机制,把更多血流送到活跃区域,让局部脑血流(CBF)增加。这种“神经活动与血管/血流响应之间的耦合关系”,通常称为神经血管耦合(NVC)。

需要注意的是,这条链条不是一个简单的“开关”。在很多情况下它工作得很稳定,但在脑损伤、卒中等病理状态下,耦合机制可能发生变化,所以同样的任务未必产生完全一致的血流响应,这会影响fNIRS的解释。

2)HbO和Hb的变化怎么看:典型表现与时间延迟

fNIRS常用HbO、Hb的时间序列来描述血流动力学响应。常见的任务相关变化趋势是:CBF增加后,HbO往往上升,Hb往往下降或出现相反方向变化

直观理解:当供血增加幅度大于耗氧增加幅度时,局部血液更“富氧”,HbO上升、Hb下降就更容易出现。

同时,血流动力学响应本身就有延迟,通常需要几秒才能逐渐显现,因此它在需要强实时性的场景(例如BCI)里,会天然受到这一点限制。

3)光信号怎么变成HbO/Hb:光学路径+MBLL

fNIRS用的近红外光在组织里传播时会发生散射,光从光源到探测器走的不是直线,而是一条弯曲的敏感路径(很多资料用“光学香蕉”来形容)。探测器接收到的光强变化,反映了这条路径上组织吸收与散射特性的变化。

把“光强变化”换算成HbO/Hb的变化,常用改良比尔-朗伯定律(MBLL)。实际系统通常会选用两个或多个波长(你资料里举例为760nm、880nm),利用不同波长对HbO与Hb吸收特性的差异,求解得到ΔHbO、ΔHb随时间的变化。

数据处理中常见的去趋势、低通滤波等步骤,主要是为了压制心跳、呼吸、慢漂移等非任务相关成分,让任务期的变化更清晰。

 
 
fnirs技术是什么
 
 
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