脑电分析仪与近红外脑成像仪的设备联合使用

EEG technology

Posted by 陈锐CR on March 12, 2020 | 阅读

前序

前两天,在一个客户那里演示关于脑电分析仪与近红外脑成像仪的设备联合使用的方法,今天就有时间,我们就来说说多模态设备联合使用的方法及优势。

脑电分析仪与近红外脑成像仪的原理简介,大家可以参考前面推送的文章《光学近红外脑成像原理》及《脑电事件相关电位》,联合使用的优势在于将脑电的时间分辨率与近红外的空间分辨率两者结合互补,这样就可以更全面的提供脑功能活动的信息。通过采集大脑的不同信号指标(脑电的电信号,近红外的血氧信号),就更能反映大脑的活动变化情况。

连接示意图

以Brain Products公司的antichamp设备与NIRX公司的NIRSport设备为例,介绍使用方法,当然其它厂商的设备也是可以进行联合使用的,唯一要注意的两点:1.头部帽子系统的设计使用;2.设备间的同步触发。

设备连接示意图: 从设备连接示意图上可以看出,两者设备同步,则需要同步触发标记,这是一个非常重要的点,但同时这也是实验设计的难点,我们知道脑电的实验时间分辨率很高,可以达到毫秒级别,所以是以单次trail数叠加来看脑区激活,但是近红外的实验是空间分辨率比脑电高,但是是以block叠加来看脑区激活,我在之前也写过近红外的实验设计初讲,可以参考《近红外脑功能成像实验设计》,所以这两者的结合实验设计是重要之重。

另外一个难点在于头部系统的排布,做脑电实验的人员应该知道的10-20电极帽系统,可参看《国际10-20系统(视频版)》,那么近红外脑成像是通过光源与探测器的一发一收来测量大脑的活动,同样也可以使用以上头部系统进行测量。以视觉探测枕部脑区活动为例:

以上的示意图就明确了在我们大脑头部的探测位置,那我们接下来要做的就是通过软件来测量大脑活动变化了。近红外脑成像的采集软件使用的NIRStar,脑电分析仪的采集软件是Recorder。软件部分将在后期的推送中介绍。

另外,在前面的交流中,我特别感兴趣的是脑磁图(MEG)技术。脑磁图检测的是神经元兴奋时细胞内的带电离子迁移所产生的头外磁场变化,同脑电一样,也能反映大脑的变化。我觉得这个技术是以后科研的趋势,因为它比EEG有更高的空间分辨率。脑磁图与脑电的结合也是一种新的技术手段。总之,多模态的设备结合将是以后科研甚至是临床需求的趋势。

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