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通过耦合SPECT与近红外光谱技术揭示急性丘脑梗死后导致词语提取能力下降的辅助运动区
摘要： 丘脑损伤可能影响认知和语言功能，但其潜在机制尚不明确。尤其是丘脑性失语症为何偶发且多能部分恢复仍是个谜。为探究受损认知与语言的机制，我们采用两种神经影像技术——适用于观察急性丘脑卒中后脑区受累分布的单光子发射计算机断层扫描（SPECT），以及聚焦于负责言语产生的辅助运动区（SMA）血流动力学反应（结合额斜束FAT通路）的功能近红外光谱技术（f-NIRS）。SPECT显示不仅额-顶-小脑环路存在共同灌注异常，SMA、额下回及周边语言相关区域亦然。在语音流畅性任务NIRS检测中，我们发现急性丘脑患者较年龄匹配健康志愿者存在显著词汇提取能力下降。此外，NIRS显示词汇提取能力与后部SMA反应呈强相关性。随访NIRS还观察到双侧SMA反应增强与词汇提取能力改善相关。结果表明认知功能障碍可能与额-顶-小脑环路有关，而语言功能障碍则归因于SMA、额下回及相关脑区。SMA可能促进丘脑卒中后词汇提取困难和失语症的恢复。
关键词： 单光子发射计算机断层扫描（SPECT）、血流动力学反应、灌注、言语流畅性测试、丘脑性失语症、FAT：额斜束、小脑-大脑失联络、功能性近红外光谱技术（f-NIRS）
更新于2025-09-23 15:19:57
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神经工效学 || 功能近红外光谱技术在神经工效学中的应用
摘要： 功能性近红外光谱技术（fNIRS）是一种多波长光学技术：最初是为临床监测组织氧合而开发，最终演变为功能神经影像研究的有效工具。该技术不断进步，已研发出多种fNIRS仪器，通过测量脱氧血红蛋白（deoxy-Hb）和氧合血红蛋白（oxy-Hb）的浓度变化来监测局部脑氧合的变化。利用fNIRS已对运动、认知等各类脑活动开展了研究。
关键词： 血流动力学反应、神经工效学、认知负荷、功能神经影像学、功能性近红外光谱技术
更新于2025-09-10 09:29:36
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神经工效学 || 利用功能性近红外光谱技术检测驾驶任务中的睡意
摘要： 本章我们探究了被动脑机接口在嗜睡检测中的潜在应用。通过功能性近红外光谱技术（fNIRS，Hong等人，2014）测量的大脑血流动力学反应来分析嗜睡状态。为此目的使用了背外侧前额叶皮层的信号。为了获得最高的分类准确率，在0-7秒时间窗口内计算统计特征（信号峰值和信号均值），并用于被动脑机接口。
关键词： 被动脑机接口、嗜睡检测、血流动力学反应、背外侧前额叶皮质、功能性近红外光谱技术
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用无创近红外光谱技术早期检测阿尔茨海默病
摘要： 轻度认知障碍（MCI）是一种以记忆损害为特征的认知疾病，患者罹患阿尔茨海默病（AD）的风险显著增高。因此对MCI与不同AD阶段进行分类是理解和治疗该疾病的基础。本研究旨在全面探究各受试组间的血流动力学反应模式，采用功能性近红外光谱技术（fNIRS）测量健康对照组（n=8）、MCI患者（n=9）、轻度AD患者（n=6）及中重度AD患者（n=7）在执行数字言语广度任务（DVST）时额叶与双侧顶叶皮层的信号，系统检测了各组受试者氧合血红蛋白（HbO）浓度变化。结果显示所有受试组均呈现异常的血流动力学反应模式，随着病情从MCI进展至中重度AD，所有感兴趣区域（ROI）均观察到HbO浓度更大且更陡峭的下降趋势。此外，所有fNIRS衍生指标与各ROI临床评分均呈显著正相关（R≥0.4，P<0.05）。这些发现证实了fNIRS用于AD早期检测的可行性，表明基于fNIRS的方法对探索AD进展机制具有重要价值。
关键词： 氧合血红蛋白、功能性近红外光谱技术、阿尔茨海默病、血流动力学反应、轻度认知障碍
更新于2025-09-09 09:28:46
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一个微型宏观镜，用于观察复杂行为
摘要： 安装在自由活动转基因大鼠头部的宏观镜，有助于揭示复杂行为背后的奥秘。这种介观尺度成像设备（典型成像范围为数百微米至厘米级）能记录实验动物脑内神经活动，主要通过监测神经元胞内钙离子动态实现。传统方法需固定动物头部以确保脑区与成像系统相对稳定，极大限制了可研究行为范围；而微型头戴式显微镜虽支持自由活动动物的功能成像，但其视场通常小于1平方毫米，难以同步记录多脑区神经活动，且无法校正神经活动引发血流变化导致的成像干扰（即血流动力学反应）。普林斯顿大学David Tank团队研发的cScope宏观镜突破了这些局限——这款低成本3D打印塑料设备无需固定动物头部，即可在介观尺度实现超过30平方毫米的大视场成像。该装置配备双独立光源（分别用于荧光成像和血流动力学校正），"cScope"名称中的"cortical"凸显其能同步观测包括感觉运动皮层与联合皮层在内的新皮质多个区域的能力。研究人员还通过泛神经元增强子培育出新型转基因大鼠，使其大脑大部分神经元表达基因编码钙指示剂GCaMP6f（传统病毒注射法仅能标记小范围组织）。借助该转基因模型与新宏观镜的大视场优势，团队成功记录了大鼠在执行基于证据的决策任务时多脑区的时空活动模式：当大鼠根据左右两侧随机闪光序列选择更多闪光方位以获取奖励时，视觉皮层活动可推断刺激特征，顶叶皮层活动则能预测行为选择。这些发现证实复杂行为涉及多脑区协同，而cScope能有效绘制行为测试中远距离脑区活动图谱。结合GCaMP6f钙传感器转基因大鼠，该技术将头戴式显微镜的应用拓展至介观尺度，可研究导航、睡眠、社交等自然行为中的全局神经活动。研究者预期cScope未来还能应用于野生型大鼠乃至狨猴等更大动物模型，同步观测包括荧光标记物与血流动力学反应在内的多种信号。
关键词： GCaMP6f、宏观显微镜、血流动力学反应、转基因大鼠、神经活动
更新于2025-09-04 15:30:14