大脑和心理的常规发育轨迹已经在认知、发展、教育、儿科和神经病学等多个领域进行研究，然而因为婴儿群体尚未发展言语能力和任务执行能力，传统心理学研究只能将面部表情、眼动、肌电和皮电等作为认知上的指标，许多大脑和心理发展问题处于未知的状态(Vanderwert & Nelson，2014)。
由于儿童特别是婴幼儿的自我控制能力较差，因此对儿童进行脑功能成像的研究往往较为困难。而功能性近红外光谱技术（fNIRS）因其便携性及较高的抗运动干扰能力，为婴幼儿及儿童脑功能发育、脑疾病诊断等研究提供了一种新的途径。
作为一项一问世就运用在监测临床新生儿大脑血氧变化的技术，fNIRS具有以下优势：
- 光学成像技术安全且无仪器噪音，更易为婴儿的监护人所接受；
- 可以灵活根据婴儿头骨发育情况来制作舒适度更高的光极帽；
- 对头动的不敏感性使其能够监测清醒状态下的婴儿并获得信号比较高的脑数据；
- 可做长时间的床边监测，如对重症监护室的新生儿进行脑数据采集。
那么一款适用于婴儿研究的fNIRS设备应具备哪些主要特点呢？
荷兰高科技近红外光谱成像研究公司Artinis请了几位儿童发育研究人员指出他们通常会遇到的主要困难，以及婴儿友好型fNIRS设备应该具备哪些功能，接着根据他们的反馈，开发了一款专为婴儿大脑活动研究而生的便携式近红外脑成像系统BabyBrite。
BabyBrite的核心是：灵活、舒适、可靠
- 可测量任何皮质脑区的氧合、脱氧和总血红蛋白的浓度变化；
- 光极和光极支架由柔软的材质制成，十分舒适；
- 基于改进的Brite MKII高质量数据；
- 优化了在常见婴儿研究环境中进行测试的灵活性；
- 设置时间短；
- 超扫描适用于所有年龄段；
- 具有便携式可穿戴特点。
舒适性
在对婴儿的研究中，保证舒适度十分重要，当婴儿感到不适时，他们可能会开始哭泣，变得激动或想要取下头套。
BabyBrite 系统旨在为年幼的婴儿提供高度的舒适感。为了实现这一点，BabyBrite拥有柔软的光极、固定器和光极帽，它们由生物相容性材料制成，为婴儿提供安全和温和的皮肤接触，并能轻松适用不同婴儿的头部形状。
BabyBrite 还具有一个简单而柔软的点击系统，允许研究人员拉出光极并将头发移到一边以增强与皮肤的耦合，以防婴儿已经有相当多的头发。
灵活性
虽然NIRS比其他技术（如EEG）更不易受运动影响，但它对活跃的婴儿来说也不是绝对“免疫”的，当光极在皮肤上移动导致传感器-皮肤解耦时，运动伪影可能出现在NIRS数据中。
BabyBrite 是 Brite MKII用于婴儿研究的新型优化版本。该设备允许研究人员在众多环境中灵活地进行实验测试。其灵活的模板功能使研究人员能够从婴儿头部的任何位置测量大脑活动。BabyBrite 软件包带有距离保护装置，可确保稳定的光极间距和安装解决方案，除了实验室以外，也适用于现实生活中的交互研究（例如汽车座椅、父母膝上、高脚椅、四处爬行）。
BabyBrite 仅重 300 克，非常适合自由活动或睡眠中的婴儿。
可靠性
BabyBrite 采用与 Brite MKII 相同的创新功能（即高数据质量、多功率增益控制和环境光保护），是一款十分适用于测量 0 至 2 岁婴幼儿大脑活动的便携式 fNIRS 设备。与 Brite 结合使用，还可以轻松完成超扫描（例如亲子互动）。通过组合两个 BabyBrite 设备，可以形成一个Dual BabyBrite，并在较大的婴儿身上测量超过54个通道。
功能与应用
BabyBrite 可以测量大脑中氧合和脱氧血红蛋白浓度水平的变化，由于它仅重300克并且是便携式NIRS设备，因此婴儿在佩戴该设备时能够自由移动和爬行。
可应用于婴儿认知发展、语言发展、婴儿脑部疾病、亲子互动/同步和婴儿点对点互动等研究。
实际上，近红外光谱成像技术在婴儿研究方面的应用已有十多年的历史，借着BabyBrite的推出，我们来看看那些fNIRS在婴儿研究中的应用实例。
fNIRS应用于研究婴儿早产与脑疾病
Makiko I（2014）等人使用fNIRS研究了在足月同龄时，足月儿、早期早产儿、唐氏综合征患儿的大脑功能发育差异。fNIRS电极覆盖婴儿额叶、颞叶和枕叶区域。
为了揭示皮层网络的功能连通性，计算了所有测量通道之间的时间相关性。功能连接特征分为四种类型：短程连接、对侧-横向连接、同侧-纵向连接、其他连接。研究发现足月儿的平均功能连通性与早产儿无明显差异，而唐氏综合征组婴儿的平均功能连通性低于其他2组。
为了检验血液动力学的局部特性是否反映病理状态，该研究小组还计算了各组婴儿HbO与HbR浓度时间序列的相位差。计算结果表明，唐氏综合征组与其他2组有显着性差异。
（DOI：10.1016/j.neuroimage.2013.04.080）
各组婴儿不同类型网络连接比较
fNIRS应用于婴幼儿认知研究
近年来，随着fNIRS在幼儿神经机制研究中的应用，人们将对神经系统发育生长最快的时期——婴幼儿阶段的人类大脑发展机制有更为深入地了解，从而使发展认知神经科学真正能“开创了一个使人们更充分地理解发展的心理学和生物学的新时期”。
Zhang D等人（2019）使用fNIRS研究了新生儿情感韵律处理的神经机制，通过fNIRS检测0到4天的新生儿在母语和外语中辨别语言韵律所传达的情感的能力。结果发现，母语播放的快乐、恐惧和愤怒的韵律增强了右侧颞上回的神经活动相对于中性韵律，而外语则不会，如下图。
（DOI: 10.1002/hbm.24534）
母语/外语不同情感韵律的HbO与HbR响应曲线
fNIRS应用于注意缺陷多动障碍（ADHD）的研究
注意缺陷多动障碍（ADHD）在我国称为多动症，是儿童期常见的一类心理障碍。表现为与年龄和发育水平不相称的注意力不集中和注意时间短暂、活动过度和冲动，常伴有学习困难、品行障碍和适应不良。
Yasumura A等人（2014）使用可以反映执行控制受抑制的Stroop任务（ST）和反向Stroop任务（RST）评估ADHD儿童的特征。他们将三组儿童做了比较，分别为ADHD儿童、典型的发育中儿童(TDC)、自闭症儿童(ASD)。每一位受试者在电脑上用触控面板进行ST和RST测试时，使用fNIRS测量前额叶皮层氧合血红蛋白的变化。
（DOI: 10.1016/j.braindev.2013.01.005）
前额叶区HbO浓度随时间变化曲线（左侧：STR，右侧：ST）
由于fNIRS的非侵入性、便携性、抗运动伪迹干扰强、时空分辨率高等优势，越来越多的被用于婴幼儿与儿童认知神经科学、脑功能发育、脑疾病诊断等研究。
相信随着BabyBrite等专为婴儿脑活动研究而开发的fNIRS设备的诞生，fNIRS将会在婴幼儿及儿童的研究上有一番广阔的天地，在脑功能领域产出更多更好的成果。
