Name: 感觉和运动脑区与运动同步和肌电图监测功能近红外光谱在运动任务 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-12-05T15:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 31 s
Description: 学习使用功能性近红外光谱技术结合运动捕捉和肌电图监测，研究感觉与运动脑区在直立运动任务中的激活模式。该方法可识别儿童期脑损伤患者与典型发育个体之间的神经活动差异。

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本项目由美国国立卫生研究院临床中心院内研究计划资助。我们感谢Thomas Bulea博士和物理治疗师Laurie Ohlrich在完善本方案所述操作流程过程中提供的有益讨论。Muyinat W. Osoba和Andrew Gravunder理学硕士协助完成了动画制作。

注意：本方案已获得美国国立卫生研究院机构审查委员会批准（ClinicalTrials.gov 标识符：NCT01829724）。所有参与者在参与前均有机会提出问题并签署知情同意书。考虑到血管扩张剂和血管收缩剂的近期使用可能影响血流动力学反应，要求参与者在实验前24小时内避免饮酒和摄入咖啡因3。这些动画视频由本实验室专门制作，但也可根据其他研究问题的需求，配以不同的声音或图像进行录制。
1. 受试者到达前准备房间。
<ol>
	<li>根据动作捕捉设备制造商提供的具体流程，将动作捕捉相机相对于实验室坐标系进行校准。确保相机位置能够记录受试者在执行测试任务期间身体和头部所有标记点的运动。校准过程可保证动作捕捉系统的准确性，是任何动作分析实验室的标准操作程序。使用由十台相机组成的系统，覆盖体积约为 17 m3，以确保能够可靠识别反光标记点。</li>
	<li>将指令计算机的触发信号连接至动作捕捉系统和 fNIRS 计算机的 BNC 输入端口。确保该触发信号连接至鼠标按钮，点击鼠标时可闭合电路，并同时向动作捕捉/EMG 数据采集板和 fNIRS 数据采集板发送脉冲信号，作为辅助模拟输入。</li>
	<li>通过 USB 端口将该鼠标连接至播放指导动画视频的计算机，使得视频启动时可在两个数据采集系统上同时产生电压变化。 
	注意：EMG 信号由动作捕捉软件自动同步并保存，因此无需对 EMG 系统进行额外同步。</li>
	<li>设置屏幕和投影仪，用于向受试者显示指导信息。移除所有可能造成干扰的无关物品。将三脚架和数码摄像机放置在能够完整记录受试者动作的位置。</li>
	<li>确认每个探头上的光学传感器顶部均已牢固安装反光标记点。</li>
	<li>准备所有必要文件，例如知情同意书与知情同意副本、临床检查表以及实验记录表等。</li>
</ol>
2. 基本测量
<ol>
	<li>完成知情同意程序后，测量并记录参与者的身高、体重、年龄和头围。</li>
	<li>根据需要实施爱丁堡利手量表10及其他临床检查，记录参与者自报的头发和皮肤类型。</li>
	<li>在双侧髂后上棘（PSIS）放置反光标记点，让参与者以舒适的速度在实验室内行走 3 至 5 次，取各次行走速度的平均值，以估算其自选行走速度。</li>
</ol>
3. 功能性近红外光谱（fNIRS）设置
注意：如果有足够的实验人员或研究人员协助，并且受试者不介意同时有多人在其附近操作，此步骤可与肌电图（EMG）和动作捕捉系统的设置同时进行。
<ol>
	<li>测量鼻根点（Nz）与枕外隆突点（Iz）之间的距离，以及右侧（Ar）和左侧（Al）耳前点之间的距离。这两条线段中点的交点即为Cz点，使用可擦写标记笔在头皮上标出该位置。</li>
	<li>如果受试者为长发，需将头发分成小束，用辫子或马尾固定，以暴露将要放置光纤探头的头皮区域。</li>
	<li>将fNIRS探头放置于受试者头部，注意与Cz、Ar对齐。放置每个光学探头时，需将探头下方的头发拨开。最后，固定尼龙搭扣带，以确保光学探头稳固贴合。 
	注意：在本方案中，使用一种具有三条固定带的帽具，一条位于头后方，一条横跨前额，另一条置于下颌下方。通过附着在环绕耳部的柔性塑料环上的魔术贴（Velcro），将探头固定于该帽具上。
	<ol>
		<li>如果受试者的头发较短（长度小于约2英寸），则使用细小的棍子或梳子的塑料末端将探头之间的头发拨开。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>确认所有光极电缆平放，且光极大致垂直于头皮表面。
	<ol>
		<li>如有需要，可在探头电缆组下方放置一片薄泡沫，以促进探头的垂直对齐。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>检查参与者对探头舒适度的感受，并根据需要进行调整。告知参与者，若在实验过程中任何时刻感到不适，需及时告知实验人员。</li>
	<li>打开信号源并检查信号。
	<ol>
		<li>在此系统中，需确保信号强度至少为80 dB，并且在690 nm和830 nm波长下，deltaOD（光密度变化）信号中均能清晰观察到心跳波形。当通道信号未达到上述标准时，应确认毛发未遮挡探头，并根据需要调整检测器增益以最大化信号强度。在此期间，确保动作捕捉相机处于关闭状态。 
		注意：其他fNIRS设备的工作波长可能与690和830 nm不同；此时应核查所用设备最适宜的波长。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在 Nz、Iz、Ar 和 Al 处添加反射标记。要求受试者保持静止，并采集约 2 秒数据&#160;验证这些标记以及fNIRS光极标记的运动捕捉数据是否均已记录完整，并根据需要采集额外的试验数据。可能需要参与者调整头部位置，以改善摄像头与标记之间的视线通路。若具备参与者的个体结构MRI图像，在分析过程中可利用所采集的三维坐标进行概率性配准。</li>
	<li>在fNIRS探头顶部覆盖多层黑色毛毡或其他光学吸收材料制成的遮盖物，以保护探测器免受动作捕捉相机的干扰或饱和影响。确保fNIRS设备的电缆和前面板也使用相同的光学吸收材料进行充分屏蔽。</li>
</ol>
4. 表面肌电图（EMG）设置
<ol>
	<li>根据解剖标志、肌肉收缩时的触诊以及电极放置指南，定位每个目标肌肉的肌腹11。 
	注意：本方案中涉及的目标肌肉包括双侧比目鱼肌内侧头、胫骨前肌、股直肌、股外侧肌、股二头肌、桡侧腕伸肌和桡侧腕屈肌。</li>
	<li>按照SENIAM的建议12，在肌腹部位进行肌电图（EMG）电极放置前，先剃除毛发，用胶带去除死皮细胞，再使用异丙醇酒精片清洁皮肤，并等待皮肤完全干燥。</li>
	<li>将EMG电极沿肌肉纤维方向放置。</li>
	<li>使用自粘性绷带紧密包扎。</li>
	<li>在进行徒手肌力测试的同时，在计算机上检查肌肉信号，以确认电极放置位置正确，并确保肌肉活动时信号变化清晰可见。</li>
</ol>
5. 动作捕捉设置
<ol>
	<li>在关节标志点处放置反光标记点，包括内踝与外踝、内侧与外侧膝关节、髂前上棘（ASIS）、髂后上棘（PSIS）、桡骨茎突、尺骨茎突、肱骨内上髁和肱骨外上髁。</li>
	<li>在每个感兴趣节段（包括足、小腿、大腿、手和前臂）上放置3个或更多标记点，或一组构成刚体的标记点簇。</li>
	<li>让受试者保持在标准化姿势静止站立（例如双臂处于90°肩屈和90°肘屈位置），采集约2秒的运动捕捉数据。确保所有标记点均能被摄像机清晰识别。</li>
</ol>
6. 步态任务
<ol>
	<li>让受试者转移到跑步机上。在受试者就位过程中，协助其支撑fNIRS光极电缆，待其就位后将电缆固定在天花板支架上。若受试者有高跌倒风险，请在此过程中使用体质量支撑吊带以确保安全。</li>
	<li>启动跑步机，缓慢加速至测得的自选步行速度，使受试者适应实验设置条件，随后再缓慢减速至停止。</li>
	<li>设置带有听觉反馈的动画文件，用于提示受试者休息或运动。向受试者讲解任务说明，告知其在“休息”阶段应尽可能保持静止和放松，在“任务”阶段则需以跑步机设定的速度行走，并在整个数据采集过程中始终注视屏幕上的小黑圆点。</li>
	<li>调暗灯光，并在动作捕捉计算机和fNIRS计算机上开始数据采集。同时启动摄像机录像。</li>
	<li>使用鼠标触发器，点击与此任务关联的动画文件的播放按钮。确保动作捕捉系统和NIRS系统均接收到触发信号。
	<ol>
		<li>切换至一个位于受试者视线中的黑点图像，使其在整个试验过程中有一个固定的注视点。 
		注：每个试验的总体示意图见图2。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>监测受试者的表现，并根据需要对其行走速度或额外的自主运动提供反馈。</li>
	<li>在指导动画结束后，停止动作捕捉、EMG和fNIRS系统的记录，同时停止摄像机录像。允许受试者休息或调整体位，视需要而定。</li>
</ol>
7. 双侧下肢骑行任务
<ol>
	<li>让受试者转移到带有可调节背部和腿部支撑的检查台上，注意保护fNIRS光极电缆，避免碰撞或移位运动捕捉标记点或EMG电极。准备一个泡沫坐垫以提高实验过程中的舒适度。</li>
	<li>将自行车架抬起并固定到检查台上，使用绑带将其固定。</li>
	<li>将双脚固定在踏板上，并根据需要调整自行车的位置，以确保踏板距离舒适自然。在踏板运动至最远点时，保持膝关节约10°的屈曲角度。 
	注意：此时受试者处于半卧位姿势，可提供一定的躯干支撑，并有助于在休息期间放松。</li>
	<li>向受试者说明任务指令，告知其在“休息”期间尽可能保持静止和放松，在“任务”期间以约60 rpm的速度进行踩踏。</li>
	<li>重复步骤6.4至6.7。不再切换为显示一个圆点的图像，而是投影卡通动画，通过视觉和听觉反馈提示受试者进行休息或运动。将视频窗口最大化，使受试者无法监测当前试验已过去或剩余的时间。</li>
</ol>
8. 手部握力任务
<ol>
	<li>取下受试者的脚踏装置及脚踏装置本身后，在受试者前方放置一张床边桌，确保受试者的双臂舒适地支撑在桌面上。</li>
	<li>指导受试者在“任务”期间以大约每秒一次（1 Hz）的频率挤压一个柔软物体，在“休息”期间则尽可能保持放松。</li>
	<li>重复步骤 7.5。</li>
</ol>
9. 踝关节背屈任务
<ol>
	<li>移除床边桌，并将治疗台的脚部支撑部分抬高，使受试者的双脚进入其视野范围内。</li>
	<li>取下受试者的鞋和袜子，并将足部标记物放置到相应位置。在受试者踝关节上方用泡沫垫支撑小腿，以允许踝关节自由活动。</li>
	<li>指导受试者在“任务”期间以大约每秒一次的频率&#160;（1 Hz）进行踝关节背屈运动，在“休息”期间则尽可能保持放松。</li>
	<li>重复步骤 7.5。</li>
</ol>
10. 实验方案的结论
<ol>
	<li>取下帽具，检查皮肤是否存在受压或发红的区域。</li>
	<li>移除所有反光标记和肌电图（EMG）装置。</li>
	<li>感谢受试者所花费的时间，并邀请其反馈关于该实验方案主观体验的意见。这可以采用正式问卷的形式（如 Garvey 及同事在经颅磁刺激研究中所使用的问卷13），或通过非正式讨论，以识别常见的不适来源，为未来改进提供依据。</li>
</ol>

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</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

同时采集大脑皮层特定区域的脑活动信号以及个体运动的量化数据，对于深入理解正常发育人群及运动障碍患者的神经运动控制机制具有巨大潜力。该方法的应用范围广泛，可适用于不同年龄段及多种运动任务，且受试者无需像进行功能性磁共振成像（fMRI）时那样必须保持仰卧体位。所使用的具体设备并不仅限于材料清单中所列的型号——目前市场上有多种可用的动作捕捉与运动量化系统、肌电图（EMG）系统以及功能性近红外光谱成像（fNIRS）系统，均可替代本文推荐的设备。此外，若所选动作捕捉系统的测量范围不足以同时在身体和头部定位标记点，或使用了非光学技术，则可改用三维定位追踪笔，在统一坐标系下根据解剖标志确定光极的位置。最后，若条件允许，还可同步采集心率和血压等生理数据，这些信息将有助于对氧合血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）时间序列的分析解读。
整个实验方案大约可在2小时内完成，其中将近一半的时间用于准备工作。对于短发男性受试者，准备时间可能更短，因为所需处理头发的时间较少。研究者在招募受试者时应无偏倚地涵盖所有种族和发质类型，并需报告是否存在无法获取有效信号的个体3。根据被测试者的...

利用无创性功能性近红外光谱技术（fNIRS）测量大脑皮层血流动力学变化以识别脑活动区域，使得在功能任务过程中进行神经成像变得更加便携且成本效益更高。fNIRS 的便携性在研究直立姿势和功能性任务（如步态1）时尤为有用，而此类任务在其他技术（如功能性磁共振成像（fMRI））中难以实现。这一能力在神经病学和神经科学领域至关重要，有望为脑性瘫痪（CP）及其他影响运动控制的神经系统疾病患者在儿童和成人中运动障碍的潜在机制提供新的见解。理解这些机制有助于更有效地设计干预措施，以针对功能障碍和活动受限的根本原因进行治疗。
迄今为止，许多关于运动任务的fNIRS研究均以健康成人为研究对象，参与者被要求执行特定任务，而对任务执行情况的监测仅限于视觉观察。这种方法对于具有典型运动模式且注意力高度集中的个体可能是足够的，但在研究存在运动障碍的参与者或难以长时间专注任务的个体（包括正常发育的儿童）时则不可接受。为了准确分析这些情况下的脑激活模式，必须同步监测实际完成的运动模式。
关于功能性近红外光谱（fNIRS）系统及其应用的全面综述已在文献中广泛报道2-5，这些综述为系统的使用提供了指导，并有助于展示这些系统的准确性与敏感性；然而，在fNIRS数据的采集、处理和解释方面仍存在技术难题。毛发的颜色和厚度会影响光学信号的质量，其中深色且浓密的毛发最有可能阻碍或扭曲光信号的传输3,6。这一问题在研究位于头部冠状区域的躯体感觉运动区时尤为突出，因为该区域毛囊密度最高，一些研究已报告存在无有效信号响应的受试者6,7。可采用国际通用的10/20系统来定位光学探头，但对于脑解剖结构异常的个体而言，若要准确解释实验结果，将光学探头位置与受试者的解剖学磁共振成像（MRI）进行共配准，即便不是必需，也是非常有益的。
利用功能性近红外光谱成像（fNIRS）评估儿童期脑损伤患者的脑激活情况是近年来新兴的研究方向，目前在单侧脑性瘫痪领域正逐渐受到关注6,8,9。鉴于上述挑战，本实验方案结合了fNIRS、运动捕捉和肌电图（EMG）监测技术，应用于多种任务，包括简单的单关节任务以及更复杂的全身运动。通过视觉和听觉引导，提升不同年龄段受试者的注意力和任务表现。该方案的目标是识别单侧和双侧儿童期脑损伤个体与正常发育个体之间脑激活模式的差异。我们通过分析一种全身运动（步态）、一种双侧下肢多关节运动（骑行）、以及两种单侧单关节运动（孤立的踝背屈和孤立的手部握力）来展示该方法的多种应用。相同或高度相似的方案亦可用于研究其他感觉或运动障碍，或其他感兴趣的特定任务。
使用定制设计的光源-探测器配置，通过fNIRS系统以50 Hz的采样频率在感觉运动皮层区域发射并检测波长为690 nm和830 nm的连续波近红外光。肌电图（EMG）数据以1,000 Hz的频率无线采集。反射标记点的三维位置由光学动作捕捉系统以100 Hz的频率采集。数据采集由两台不同的计算机分别完成，一台用于fNIRS，另一台用于动作捕捉和EMG。所有数据通过第三台计算机发出的触发脉冲进行同步，该脉冲对应于鼠标按键启动每个任务的指导动画。除步态任务外，所有任务均设计了指导动画，通过视觉引导任务节奏（1 Hz），以卡通动物跳跃或踢腿的形式呈现，同时辅以听觉提示，以标准化受试者的表现。

<table><tbody><tr><td>CW6</td><td>TechEn</td><td>http://nirsoptix.com/</td><td>功能近红外光谱仪（fNIRS），其光源和探测器数量可根据所包含模块的数量变化</td></tr><tr><td>配备十个 T40 系列相机的 MX 系统</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK</td><td>http://www.vicon.com/System/TSeries</td><td>运动捕捉相机</td></tr><tr><td>4 mm 反射标记点</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK</td><td></td><td>运动捕捉相机用于定位 fNIRS 光极、Ar、Al、Nz 及手部坐标的标记点</td></tr><tr><td>9.5 mm 反射标记点</td><td>Vicon Motion Systems Ltd., Oxford, UK</td><td></td><td>运动捕捉相机用于定位上肢和下肢坐标的标记点。肢体节段使用标记簇，PSIS 和 Iz 处则使用带偏移的标记点，以提高数据采集的可靠性</td></tr><tr><td>Trigno 无线表面肌电系统</td><td>Delsys, Inc. Natick, MA</td><td>http://www.delsys.com/products/wireless-emg/</td><td>肌电图（EMG）</td></tr><tr><td>Bertec 分体式测力跑台</td><td>Bertec Corporation, Columbus, OH</td><td>http://bertec.com/products/instrumented-treadmills.html</td><td>跑台</td></tr><tr><td>ZeroG 体重支撑系统</td><td>Aretech, LLC, Ashburn, VA</td><td>http://www.aretechllc.com/overview.html</td><td>轨道与被动滑车系统，用于支撑缆线，行走实验期间可使用安全背带保障受试者安全</td></tr><tr><td>3DS Max 2013</td><td>Autodesk, Inc., San Francisco, CA&amp;nbsp;</td><td>http://www.autodesk.com/</td><td>三维动画软件，用于制作教学视频中的动物动画</td></tr><tr><td>Windows Movie Maker</td><td>Microsoft Corporation, Redmond, WA</td><td>http://windows.microsoft.com/en-us/windows-live/movie-maker</td><td>用于将动画影像与音乐合成的软件</td></tr><tr><td>Audacity</td><td>开源软件</td><td>http://audacity.sourceforge.net/</td><td>用于调整音乐节拍至合适步频的软件</td></tr></tbody></table>

运动任务期间同步监测运动学与肌电图的感官及运动脑区功能近红外光谱成像

Functional Near Infrared Spectroscopy of the Sensory and Motor Brain Regions with Simultaneous Kinematic and EMG Monitoring During Motor Tasks

功能性近红外光谱成像（fNIRS）在研究人类运动神经控制方面具有多项优势。该技术对受试者的体位要求相对灵活，允许任务过程中出现一定程度的头部活动。此外，fNIRS设备价格低廉、重量轻、便于携带，且使用禁忌症极少。这为研究正常发育个体以及运动障碍患者（如脑瘫患者）在运动任务中的脑功能活动提供了独特的机会。然而，在研究运动障碍时，还需额外关注实际运动的质量以及可能出现的非预期附加动作。因此，为了准确解读fNIRS结果，在测试过程中必须同时监测脑部血流变化和身体的实际运动情况。本文展示了一种在运动任务中联合使用fNIRS与肌肉活动及运动学监测的技术方案。我们探讨了步态、单侧多关节运动（骑行），以及两种单侧单关节运动（孤立的踝背屈和孤立的手部握力）。所介绍的技术可用于研究典型的和非典型的运动控制机制，并可根据需要调整，以探究广泛的行为任务和科学问题。

本方案通过同步采集三种模态信号，以获取受试者执行运动任务时的脑血流、肌肉电活动以及关节运动学数据（图1）。
<img alt="大脑活动示意图；皮层定位；神经区域着色；拓扑数据可视化。" src="/files/ftp_upload/52391/52391fig1highres.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图1"> 
图1. 探头位置。 本图左侧显示了感觉区（蓝色，Brodmann 1、2、3区）、初级运动区（绿色，Brodmann 4区）和前运动区（橙色，Brodmann 6区）的大致位置。右侧部分使用MGH光学部提供的开源工具AtlasViewerGUI15及其相关功能生成。简而言之，该探头设计通过光源、探测器和解剖标志的空间排列，注册到Colin47图谱的表面（光源以红色圆圈表示，探测器以蓝色圆圈表示）。采用蒙特卡洛光子迁移正向模型，模拟...

在研究运动障碍的神经机制时，监测直立姿势下运动任务期间的大脑活动具有重要价值。本文展示了一种结合功能性近红外光谱成像与肌肉及运动学活动连续监测的技术方案，用于四种类型运动任务中的脑功能研究。

功能近红外光谱成像（fNIRS）在研究人类运动神经控制方面具有多项优势。它能够……

本实验的总体目标是展示在执行不同运动任务期间，通过功能性近红外光谱技术对大脑感觉和运动区域进行监测，同时结合运动学和肌电图（EMG）同步记录的方法。该目标首先通过将功能性近红外探头放置于受试者头部，并与CZ点及耳前点对齐来实现；第二步是在目标肌肉的肌腹处放置肌电图电极，并在解剖标志点上贴附反光标记点。接下来，在受试者执行运动任务的同时，同步采集来自功能性近红外光谱（fNIRS）肌电图和运动捕捉系统的数据。最终，利用fNIRS来识别单侧和双侧儿童期脑损伤患者与正常发育个体之间大脑激活模式的差异。与现有方法（如功能性磁共振成像，fMRI）相比，该技术的主要优势在于能够研究直立状态下的功能性任务（如步态）执行过程。该方法有助于解答神经康复领域中的关键问题，例如：脑损伤后大脑如何重组？这种损伤对运动任务执行能力会产生哪些影响？在研究运动障碍时应用该技术，可使我们在测量脑活动的同时，通过动作捕捉和肌电图技术对预期运动及非预期运动进行量化分析。通常，初次接触该方法的研究人员会遇到困难，因为准确的实验设置需要仔细准备头发并精确放置近红外光学探头，以获得最佳信号质量。今天将由我们实验室的研究物理治疗师C·安·扎里·加拉格尔博士以及美国国立卫生研究院（NIH）的研究员诺·罗宾逊先生协助我们演示该操作流程。接下来，我们将介绍N'S数据采集过程中涉及的步骤。向受试者说明实验流程，并获取其知情同意。接下来，实施爱丁堡利手问卷及其他临床检查，并记录参与者的头发和皮肤类型。测量并记录参与者的身高、体重和年龄。然后开始操作流程：测量头围、鼻根点至枕外隆凸的距离，以及左右耳前点之间的距离。后两项测量中点的交界处为Cz点，使用可水洗记号笔在头皮上标记该点，并沿鼻根点-耳屏点连线（NAS线）和耳屏点-枕外隆凸连线（Ian线）分开头发。如果受试者头发较长，应使用辫子或马尾等方式固定头发，以暴露将要放置光学探头的头皮区域。随后，将F近红外探头放置于受试者头部，注意与Cz点及AR al对齐。然后将光学探头直接放置在头皮上，确保没有头发阻碍接触。这一步骤至关重要，因为头发会降低信号质量。接下来，固定尼龙搭扣带，以确保光学探头牢固就位。确保所有光纤电缆平放，且光纤探头与头皮表面垂直。如有必要，可在光纤电缆组下方放置一块薄泡沫，以促进光纤探头的垂直对齐。现在，请确认所有探测器测得的光强至少为80分贝，并且在690和830纳米波长下的delta OD信号中均能清晰看到心跳波形。如果未满足这些标准，请检查毛发，确保其未遮挡光学传感器。然后根据需要调整检测器增益，以最大化信号强度。随后，在受试者的NZ、ar和iz位置贴上反射标记。要求受试者保持静止，并采集约两秒钟的运动捕捉数据，用于这些以及fNIRS近红外光学标记点。接下来，在fNIRS近红外光学探头顶部覆盖多层黑色毛毡或其他光学吸收材料制成的遮罩。为保护探测

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Research

科研

JoVE Journal

Behavior

行为

感觉和运动脑区与运动同步和肌电图监测功能近红外光谱在运动任务

本文介绍了一种用于功能性近红外光谱成像（fNIRS）的数据采集与分析方法。fNIRS...

利用近红外光谱技术探究婴儿、儿童及成人的认知功能

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开发用于恢复和康复双足行走的有效脑机接口（BMI）系统，需要准确解码用户的意图。本文介绍了一种新颖的实验方案和数据采集技术，可在多种行走任务和条件下，同步无创地获取神经活动、肌肉活动以及全身运动学数据。...

同步头皮脑电图（EEG）、肌电图（EMG）与全身分段惯性记录用于多模态神经解码

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自然任务中fNIRS测量的fMRI验证

本文介绍了一种新型低成本人机交互界面，用于交互式中风后平衡康复系统。该系统集成了现成的低成本传感器，以实现自主驱动的电刺激治疗模式。该概念验证软件界面已在健康志愿者中进行了演示。...

一种集成低成本传感器与神经肌肉电刺激系统的用于卒中后平衡康复的人机界面

经颅磁刺激、肌电图和三维运动捕捉是研究人类神经肌肉功能的常用无创技术。本文介绍了一种同步采集这三种工具所产生的数据的方案，同时还创新性地加入了虚拟现实刺激呈现与反馈。...

用于研究人类运动控制的多功能实验平台：结合经颅磁刺激、肌电图、运动捕捉与虚拟现实技术

在实验室外无物理限制条件下监测大脑活动面临方法学上的挑战。本研究采用一种无线可穿戴式功能性近红外光谱成像（fNIRS）系统，在生态化前瞻性记忆任务期间测量大脑活动。结果表明，该系统可用于非实验室环境下的大脑活动监测实验。...

使用无光纤可穿戴式功能性近红外光谱技术监测真实世界认知任务中的大脑活动

我们描述了使用区组设计结合感觉运动任务的连续波功能近红外光谱实验的分析方法。为了提高数据分析的可靠性，我们采用了基于定性一般线性模型的统计参数映射方法，以及用于多通道数据比较的分层混合模型。...

基于区组设计的功能性近红外光谱实验中的定性与比较性皮层活动数据分析

我们介绍一种可对同一受试者同时采集fMRI和fNIRS信号并实现全脑fNIRS覆盖的方法。该方案已在三名年轻成人中进行测试，也可根据需要调整用于发育研究和临床人群的数据采集。...

使用全头光学探头阵列和短距离通道同步采集 fMRI 与 fNIRS 测量数据

据估计，全球约有六分之一的人在一生中会发生中风，导致长期残疾，而其康复机制目前仍不甚清楚。本研究提出了一种方案，用于在下肢机器人治疗过程中，通过功能性近红外光谱技术（fNIRS）评估大脑激活情况。...

使用功能性近红外光谱技术与机器人辅助下肢多关节指物运动的实验

学习使用功能性近红外光谱技术结合运动捕捉和肌电图监测，研究感觉与运动脑区在直立运动任务中的激活模式。该方法可识别儿童期脑损伤患者与典型发育个体之间的神经活动差异。

运动任务期间同步监测运动学与肌电图的感官及运动脑区功能近红外光谱成像

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