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Artinis案例分享|近红外揭示婴儿的大脑在睡觉时有多忙?

最近,便携式近红外脑成像系统Brite在英国广播公司(BBC)的iPlay系列节目“ Ouchation Ouch:Doctor Alert!”中引发关注。英国伯克贝克婴儿实验室(Birkbeck Babylab)博士研究生路易斯·高斯(LouisaGossé)结合fNIRS和EEG监测婴儿在睡眠期间的大脑活动,对婴儿的睡眠进行研究。居住在英国的人可以在BBC iPlay上免费收看这期节目。

婴儿的大脑在睡觉时有多忙?

 

“Ouch的拍摄是在伯贝克贝克实验室(Birkbeck Babylab)进行的,这也是我博士研读中的第二项研究。我第一项研究的是生命的第一年睡眠与发育之间的关系。这项研究表明,睡眠质量将会影响婴儿的大脑活动。然而,人们对婴儿睡眠期间大脑的活动以及这将如何影响婴儿的发育等问题仍知之甚少。

第二项研究的目的是了解在睡眠不足和睡眠正常的情况下大脑会发生什么。实验从婴儿在Birkbeck Babylab中小睡开始,当他们醒来时,我们给他们看不同的视频,同时使用眼动跟踪器监视他们注意到的信息。此外,我们还收集了婴儿在自然环境中睡眠的相关信息。

为了研究婴儿的睡眠情况,我开发了一种定制的无线神经影像头戴设备,该设备可同时测量睡眠标志物和发育标志物。这个头戴式设备是将脑电图(EEG)与功能性近红外光谱(fNIRS)相结合而来的。通过脑电图测量大脑的电活动,可用于确定睡眠阶段。而通过fNIRS则可测量血液中的氧合变化,从而用于确定不同的大脑区域在睡眠中如何相互作用。这两种方法都内置在软帽中,是特别为婴儿在睡觉时佩戴的舒适性而设计的。也因为其舒适性,婴儿来到实验室,戴上这个软帽后马上就开始打盹了!”Louisa Gossé在采访中这样说道。

近红外功能成像在婴幼儿研究中的优势

成人的脑功能成像已经被广大学者进行了充分的研究,但是儿童和婴幼儿上还比较欠缺,很大程度上因为传统的设备不太适合对幼儿进行实验,幼儿对设备的耐受性、保持静止时间以及对幽闭空间的恐惧都限制了传统脑成像实验在幼儿被试中的开展,但随着近红外功能成像的研究增多,学者发现相比较于EEG设备和MRI设备,NIRS设备在儿童上有更广阔的应用范围。

Artinis便携式近红外脑成像系统OctaMon

NIRS设备在婴幼儿中研究的优势:

  • 准备时间快;
  • 无需导电膏;
  • 安全非侵入性;
  • 对运动及噪音不敏感且信号稳定。

为什么选择Brite?

Brite可用于测量大脑中含氧血红蛋白、脱氧血红蛋白和总血红蛋白浓度变化,是完全可穿戴式的功能近红外光谱成像系统( fNIRS)。


Brite特点:

  • 真正地轻便、便携;
  • 集成9轴运动传感器;
  • 可实现超扫描;
  • 安装设置快速;
  • 实验室内和户外均可使用;
  • 目前市场最适合运动及类似移动应用场景的功能性近红外光谱成像设备;
  • 可以实现23/24/27通道。

Artinis便携式近红外脑成像系统Brite

Artinis即将推出一款Brite设备,该设备专门为敏感对象(如老人、婴儿等)的研究而设计的舒适性可穿戴式近红外脑成像设备。敬请期待!

为什么要结合fNIRS和EEG?

脑电图和fNIRS是互补的测量技术,其组合可提供有关脑功能的补充信息,可以同时测量神经活动和血液动力学的变化情况。

脑电图测量大脑的电生理活动,因此当大脑中的神经元放电时会产生电磁场。而使用fNIRS,可以测量血液动力学响应,从而在活跃大脑区域时调节血液中的氧气。因此,通过将EEG和fNIRS结合使用,你可以全面了解大脑活动:神经元的激活和神经元的能量需求。此外,它们还具有互补的时空分辨率。由于体积传导,脑电图是一种在空间上不精确的记录技术,这意味着即使电极在几厘米远的地方也被激活,但NIRS却可以在传感器的位置精确地进行测量。


脑电近红外同比测试套装EEG fNIRS

尽管空间上的精确度不是那么准确,但脑电图还是一项非常有用的技术,因为它以高达几十千赫兹的极高采样率进行记录。大多数信息包含在2 Hz到100 Hz之间的频带中,因此采集的数据在10ms之内。而血液动力学的反应较慢,需要几秒钟的时间才能开始,开始后在几秒钟内便消失。因此,将EEG和NIRS结合使用,可以观察到大脑各个方面的活动状态,并且可以记录下不同的状态和时间范围内的大脑活动。

总的来说,近红外功能成像在儿童及婴幼儿中的研究具有很重大的意义,近年国内也有很多高校及研究所开始使用fNIRS设备进行新生儿或者幼儿方面的实验研究,主要集中于新生儿的语言感知、韵律等以及儿童说谎及相应的社会行为方面,可以预见在未来近红外功能成像将会成为研究儿童和新生儿脑功能的重要技术。

如需获取相关设备方案及报价,欢迎致电4006-111-556详询!

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