The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
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1Department of Psychology, University of Michigan, Ann Arbor, 2Department of Psychology, University of Toronto Scarborough
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Shalinsky, M. H., Kovelman, I., Berens, M. S., Petitto, L. Exploring Cognitive Functions in Babies, Children & Adults with Near Infrared Spectroscopy. J. Vis. Exp. (29), e1268, doi:10.3791/1268 (2009).
红外光谱（fNIRS）较高的认知过程，如语言 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10， 内存 11，皮质活化调查研究， 注意 12附近爆炸功能正在进行全球范围内涉及成人，儿童和婴儿3,4,13,14,15,16,17,18,19典型和非典型的认知20,21,22。当代的认知神经科学fNIRS的挑战是实现系统的数据，例如，他们普遍的解释是 23,24,25,26，从而可能推进人类更高的认知力的基本功能的组织和神经系统的重要科学问题的分析。
现有的神经影像学技术，要么不太可靠的时间或空间分辨率。事件相关电位和磁脑照相的企业资源计划（ERP和MEG）有良好的时间分辨率，而正电子发射断层扫描和功能磁共振成像（PET和fMRI）有更好的空间分辨率。使用非电离光波长在近红外波段（700-1000纳米），优先吸收680 nm和脱氧血红蛋白氧血红蛋白优先吸收830纳米（例如，的确，非常硬连接到波长fNIRS是fNIRS日立，ETG - 400系统这里说明），以及适用于更高的认知力的研究，因为它不使用辐射和良好的空间分辨率（〜4厘米深）既有良好的时间分辨率（〜5秒），并没有要求参与者在一个封闭的结构27,28。与会者皮质活动可以评估，而舒适地坐在一个普通的椅子（成人，儿童），甚至坐在妈妈的腿上（婴儿）。值得注意的是，近红外光谱是独特的便携式（台式计算机的大小），几乎无声，并可以容忍一个微妙的运动参与者。这是特别突出的神经研究人类的语言，这必然有它的嘴在讲话生产或手语的手运动的关键部件之一。
在其中的血流动力学反应是本地化的方式是由激光发射器和探测器阵列。发射器发出的非电离光的强度，而探测器检测到从皮质表面反射回来的金额。紧密联系起来的optodes，空间分辨率更大，而进一步除了optodes，更深入的渗透。对于fNIRS日立，ETG - 4000系统的最优渗透/分辨率optode阵列设置2厘米。
我们的目标是展示我们的采集和分析fNIRS数据，以帮助规范领域，使不同fNIRS实验室在全球范围内都有一个共同的背景的方法。
第1部分：在此之前，参与者到达实验室
参与者抵达
第2部分：配售Optodes使用10-20系统
分析的方法，使一致的数据解释的另一个组成部分是fNIRS录制协议的标准化。这就需要optode安置，参与者定位，并触发刺激演示软件。准确的神经解剖位置的探头和地区的利益（投资回报）的确认是通过使用10-20系统3,4,30。此外，探针阵列的立体定位证实参与者的头骨从Polhemus快速TRAK系统叠加到MRI解剖的合作摆在每个探头的位置3,4与维生素E胶囊进行的参与者登记扫描的3D跟踪信息。配售与会者舒适地在躺椅上，与光纤光学无接触身体或椅子松散的挂，参与最佳参与者定位。
第4部分：测试Optode阵列
第5部分：运行实验。
第6部分：分析
参与者一旦所有的数据都已经收集，感谢他们的时间和参与意愿，并离开实验室。分析fNIRS日立，ETG - 4000，，相反，数据分析计算机出口。
公式1  | 公式（2）  |
1λ∈脱氧 ，λ∈ 氧 ，λ∈ 脱氧和2λ∈氧测量输给单位在组织中的浓度距离的吸收光的一小部分的消光系数，常数。由此产生的彗星脱氧和C 氧值是每个 T无氧和含氧血红蛋白的浓度。
第7部分：代表结果
血流动力学反应的结果，典型的几个鲜明的特点。在氧血红蛋白反应，首先是有一个特点DIP。此DIP发生，作为一个区域的神经元激活，并耗尽可用氧气。随着血流量的增加，氧合血红蛋白的携带氧血红蛋白的反应高于初始基线水平迅速到一个稳定的状态水平。不再被激活，当该地区，在未来的12-15秒的氧的血红蛋白的反应衰变，慢慢地回落到基线水平。偶尔有一个冲前发生的血流动力学响应返回到初始基线水平。
坏的结果通常是在没有正确固定在头皮上或运动过量optodes的形式。这些类型的噪音 - 被称为“Flatling” - 是很明显的信号微伏值饱和，并且不同的渠道，以协调的方式移动氧和脱氧反应。
示范：翻天覆地的光纤。
统计分析：每个通道中提取氧和脱氧血红蛋白值，为每一个参与者，并为每个任务，然后可以提交给传统的统计分析，包括t检验，方差分析，相关性等。
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在这项研究中，我们展示了一种新型的，非侵入性fNIRS的脑成像技术来研究有关人类认知和感知人的大脑功能。 fNIRS脑成像技术可能代表的非侵入性的脑成像技术的未来，特别是婴儿和儿童的人口，可能有一天会在实验室广泛使用，医生的办公室，并让医生申请有关的基本的科学发现，在学校系统他们的临床实践中的大脑。
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这项工作是支持由LAP（PI）的赠款：
美国国立卫生R21 HD50558，荣获2005-07;国家
卫生R01 HD045822研究院颁发的2004-09年;达纳基金会赠款，
荣获2004-06;加拿大创新基金会（CFI“补助金），授予
2008年至2012年，安大略省的研究基金资助，荣获2008年至2012年。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| ETG-4000 | Hitachi | ||
| Matlab | Mathworks | Psychology toolbox |
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ReplyPosted by: gregmurrayNovember 28, 2009, 5:55 AM