大话脑成像之四--浅谈近红外脑功能成像

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今天由思影科技给大家简单（xiao sa）的介绍一下功能近红外成像(fNIRS)。

（本图片由岛津公司独家免费赞助）

近红外简单来说就是往你脑袋上打一束近红外光。（红外线，靠近可见光的一侧，所以叫“近”红外，“愿圣光与你同在的光”看到此处wower会心一笑然后老泪纵横），然后通过一些列的光学算法，计算出你大脑的氧合血红蛋白与去氧血红蛋白的浓度变化。那么为什么测量血氧浓度就能够反映大脑的活动呢？

我们都知道所谓大脑的活动就是神经元放电，俗话说得好，“兵马未动粮草先行”，神经元放电也需要大量的能量去支援，于是乎氧合血红蛋白被源源不断地输送到“战场”。所以我们只要看粮草往哪边运送，就知道哪里发生了“战争”，学术上我们称之为“激活”（朋友，你确定不是脉动？，好吧，来一瓶）。

针对数据分析，私以为各位不要去死磕公式，理解公式的基本涵意就够了（这句话是针对研究生特别是博士生说的。如果是本科生，倒是有大把的时间去折腾）。毕竟国内大部分的心理系或者医学院并不十分重视数理技术特别是计算机基础的训练，你拿自己的弱项去跟学计算机的死磕，我不能说死路一条，起码也是事倍功半，倒不如报个高大上的培训班（第一届近红外脑功能数据处理培训班）让老师深入浅出地给你讲讲原理比较好。亲们，你们又不是搞算法的，多读读自己领域的文献，需要具体技术的时候再具体去学（第一届近红外脑功能数据处理培训班，广告无处不在，就问服不服），心里默念“一切公式都是纸老虎”，拿着sample data 照着manual过一遍，比什么都强。光有技术没有idea，与屠龙之技无异，况且你这屠龙之技也不专业……

（说起算法和公式，佩雷尔曼像看弱智一样看着你）

说白了，fMRI也好，fNIRS也好，EEG也好，总结起来都是在每个通道上（fMRI里表现为体素以及由大量体素构成的兴趣区）进行时序分析(time series analysis)。时域(time domain)的分析主要是估计振幅（一般线性模型里体现为beta值）变化以及到达峰值的时间；频域(frequency domain)的分析主要是不同震荡频率分布(只要体现为power值)的分析。两者结合起来就是时频分析；通道之间时序的关系就是脑网络分析；对相关关系卡个阈值就能够描述网络的特性（图论）。基本分析就那么一些，不要怕。【敲黑板！同学们！这段话非常关键，如果没看懂一定要多看几遍！】

如果你阅读过大量的近红外研究，就会发现大多数近红外研究都会把探头放在被试的前额叶部分。刚开始我很困惑，相应任务与那么多脑区有关，为什么只覆盖前额叶呢？直到我自己做了好多年研究之后我才发现了其中的惊天秘密：“因为前额叶没有头发好调信号啊！”（如果你用了某duang duang duang洗发水，那我也没办法啊），当然也和前额叶负责情感等高级认知功能有关。

（前额叶，金发，就问美不美？不对，应该就问信号好不好？）

不得不说，调信号应该是fNIRS实验中最需要经验的部分，其他的其实稍微学上一两天基本上都能上手了。这一点在遇到中国被试的时候表现得最为明显，因为黑色的头发（一头乌黑的秀发）是不透光的，打过去的光都被头发挡住了。欧美人就不存在这个问题，直接把安好了探头的帽子往被试头上一扣就行，因为近红外光能够直接穿透金色头发（好帅，好喜欢）。

让探头与头皮良好接触是调整信号的关键。这几年为了做到这一点，我残害过数百个被试……在此期间我学会了扎头发、设计发型，成为了近红外造型工作室的TONY老师；学会了如何将头发梳理好；学会了看一眼就能够猜测这个被试的信号好坏。基本上每次实验调信号要盯着被试的头看十几分钟到半小时不等，因此现在随便来一个人我都会习惯性地分析这个人的发质好坏、疏密程度、粗细程度以及油腻程度。每当实验不顺利的时候，就会安慰一下自己，再不济去当个理发小哥儿也不错。我的被试其实还是蛮享受我调信号的过程的，拿耳勺轻轻拨弄头发，像极了一次舒服的头部马杀鸡，然后还要学会说学逗唱，让被试在调信号的过程中不会无聊。每次调完信号之后我都觉得还差一句话——“同学要办卡吗？现在办卡，以后每次实验可以增加5%的报酬，还可以免费赠送一次放我鸽子的机会……”

近十来年近红外技术迅猛发展。它比fMRI便宜太多，而且使用时几乎没有什么损耗。同时，它能够使用在现实场景之中。针对特殊被试，特别是儿童时，他较之于fMRI及EEG的优势就特别明显了。只要小朋友不要动得太厉害，fNIRS都能够采集到你所感兴趣的信号。你知道为什么吗？

只是，做小朋友的实验时，一定要保护好你的探头光纤，不要问我怎么知道的……我去找厂家买探头去了。（老板，来52个探头，打包，带走）