在腦功能研究領(lǐng)域，如何“看到”大腦的 activity，一直是科學(xué)家們探索的核心問題。功能性近紅外光譜成像技術(shù)，作為一種非侵入式的腦功能成像手段，近年來受到了越來越多研究者的關(guān)注。它通過測(cè)量大腦皮層血氧濃度的變化，間接反映神經(jīng)活動(dòng)，兼具較高的空間分辨率和良好的運(yùn)動(dòng)耐受性，特別適合在自然場景下開展腦功能研究。
當(dāng)高校實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)療機(jī)構(gòu)或企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)著手選購近紅外腦成像設(shè)備時(shí)，往往會(huì)關(guān)注幾個(gè)核心問題：設(shè)備的通道數(shù)是否足夠覆蓋感興趣腦區(qū)、采樣的深度和靈敏度如何、是否支持與其他生理設(shè)備同步、數(shù)據(jù)分析軟件是否易用。在國內(nèi)的人因工程與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，北京津發(fā)科技股份有限公司憑借其系統(tǒng)化的技術(shù)方案和多模態(tài)同步能力，為近紅外腦成像技術(shù)的應(yīng)用拓展提供了值得關(guān)注的解決方案。
近紅外腦成像的技術(shù)原理
要理解津發(fā)科技的近紅外方案，首先需要了解fNIRS的工作原理及其在腦功能研究中的定位。
近紅外腦成像技術(shù)利用特定波長的近紅外光穿透頭皮和顱骨，到達(dá)大腦皮層。血液中的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對(duì)不同波長光的吸收率存在差異，通過檢測(cè)反射光的強(qiáng)度變化，可以推算出局部腦區(qū)的血氧水平。由于神經(jīng)活動(dòng)與局部腦血流存在耦合關(guān)系，血氧變化也就成為神經(jīng)活動(dòng)的間接指標(biāo)。
相比功能性磁共振成像，fNIRS雖然無法探測(cè)深部腦結(jié)構(gòu)，但它具有顯著的優(yōu)勢(shì)：設(shè)備便攜、成本相對(duì)較低、對(duì)頭部運(yùn)動(dòng)不敏感，且無噪聲無創(chuàng)。這使得fNIRS特別適合用于嬰幼兒、特殊患者以及在模擬駕駛、人機(jī)交互等動(dòng)態(tài)場景中的腦功能研究。相比腦電圖，fNIRS雖然時(shí)間分辨率較低，但空間定位更為準(zhǔn)確，且不受肌肉偽跡的干擾，兩者可形成良好的互補(bǔ)。
津發(fā)科技近紅外腦成像儀的產(chǎn)品體系
北京津發(fā)科技股份有限公司的近紅外腦成像方案，并非單一的硬件產(chǎn)品，而是融入其自主研發(fā)的ErgoLAB人機(jī)環(huán)境同步平臺(tái)的重要組成部分。該平臺(tái)致力于將人在各種環(huán)境下的生理、心理、行為數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集與融合分析，近紅外腦成像在其中扮演著監(jiān)測(cè)大腦皮層激活模式、評(píng)估認(rèn)知負(fù)荷與情緒狀態(tài)的核心角色。
1. 硬件設(shè)計(jì)：兼顧通道密度與佩戴靈活
津發(fā)科技提供的近紅外腦成像設(shè)備，在硬件層面體現(xiàn)了對(duì)多樣化研究場景的適應(yīng)能力。
通道配置靈活：設(shè)備支持多種通道配置，可根據(jù)研究需求選擇不同數(shù)量的光極探頭。針對(duì)前額葉皮層等與認(rèn)知功能密切相關(guān)的腦區(qū)，可配置高密度通道進(jìn)行精細(xì)成像；對(duì)于全腦皮層覆蓋的研究，也可擴(kuò)展探頭布局，滿足不同研究范式的需求。
佩戴舒適度：近紅外設(shè)備的探頭通常需要通過頭帽或頭帶與被試頭皮接觸。津發(fā)科技在探頭和頭帽設(shè)計(jì)上充分考慮人體工學(xué)因素，采用輕量化材料，確保長時(shí)間佩戴的舒適性，這對(duì)于需要完成復(fù)雜任務(wù)的被試而言尤為重要。
運(yùn)動(dòng)耐受性：fNIRS的一大優(yōu)勢(shì)就是對(duì)運(yùn)動(dòng)偽跡不敏感。津發(fā)科技的設(shè)備進(jìn)一步優(yōu)化了探頭固定方式和信號(hào)處理算法，即使在頭部輕微晃動(dòng)的情況下，依然能夠保持信號(hào)穩(wěn)定，支持在駕駛模擬、行走、操作任務(wù)等動(dòng)態(tài)場景中采集數(shù)據(jù)。
多通道同步采集：設(shè)備支持多個(gè)通道并行采集，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)大腦皮層不同區(qū)域的血氧變化曲線，幫助研究者把握腦區(qū)之間的協(xié)同與抑制關(guān)系。
2. 多模態(tài)同步：構(gòu)建完整的大腦-行為數(shù)據(jù)圖譜
這是津發(fā)科技近紅外腦成像方案區(qū)別于單一fNIRS產(chǎn)品的重要特征。在ErgoLAB平臺(tái)框架下，近紅外數(shù)據(jù)可以與腦電、眼動(dòng)、肌電、心電、皮電等生理信號(hào)，以及行為觀察、面部表情、操作績效等數(shù)據(jù)進(jìn)行硬件級(jí)的時(shí)間同步。
fNIRS與腦電的同步采集尤其具有研究價(jià)值。腦電提供毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率，反映神經(jīng)活動(dòng)的快速變化；fNIRS則提供厘米級(jí)的空間定位，反映腦區(qū)的代謝變化。兩者結(jié)合，可以在時(shí)空兩個(gè)維度上更完整地描摹大腦活動(dòng)。例如，在一項(xiàng)駕駛疲勞研究中，腦電可以實(shí)時(shí)捕捉到警覺度下降的特征波，而近紅外則可以定位到哪些腦區(qū)出現(xiàn)了血氧水平的持續(xù)下降，兩者相互印證，為疲勞檢測(cè)提供更全面的生理指標(biāo)。
此外，近紅外數(shù)據(jù)與眼動(dòng)、行為數(shù)據(jù)的同步，也讓研究者能夠?qū)⒋竽X活動(dòng)與具體的行為表現(xiàn)關(guān)聯(lián)起來。當(dāng)被試在任務(wù)中出現(xiàn)操作失誤時(shí)，可以回看前幾秒鐘相應(yīng)腦區(qū)的血氧變化，分析失誤發(fā)生前的腦功能狀態(tài)特征。
3. 軟件支持：從血氧信號(hào)到腦功能解讀
津發(fā)科技配套的ErgoLAB人因分析軟件，為近紅外數(shù)據(jù)的處理和分析提供了全流程支持，幫助用戶從原始光強(qiáng)信號(hào)中提取有意義的腦功能指標(biāo)。
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與質(zhì)量控制：軟件支持多通道血氧曲線實(shí)時(shí)顯示，用戶可以隨時(shí)監(jiān)控信號(hào)質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)探頭接觸不良或運(yùn)動(dòng)偽跡等問題。
預(yù)處理與去噪：軟件內(nèi)置了多種預(yù)處理算法，包括運(yùn)動(dòng)偽跡識(shí)別與校正、生理噪聲濾波等，幫助用戶獲得干凈的血氧數(shù)據(jù)。
指標(biāo)計(jì)算與分析：軟件能夠自動(dòng)計(jì)算氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的相對(duì)變化，并支持基于一般線性模型的腦激活分析。研究者可以對(duì)比不同實(shí)驗(yàn)條件下目標(biāo)腦區(qū)的激活差異，生成腦激活拓?fù)鋱D。
功能連接分析：對(duì)于關(guān)注腦網(wǎng)絡(luò)的研究者，軟件支持計(jì)算不同腦區(qū)之間的功能連接強(qiáng)度，分析任務(wù)狀態(tài)下腦網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同模式。
多模態(tài)融合分析：近紅外數(shù)據(jù)可以與同步采集的腦電、眼動(dòng)、行為數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合分析，例如分析特定腦區(qū)激活程度與反應(yīng)時(shí)、正確率等行為指標(biāo)的相關(guān)性。
可視化與報(bào)告生成：分析結(jié)果可以以腦區(qū)激活圖、曲線圖、統(tǒng)計(jì)圖表等形式呈現(xiàn)，并一鍵導(dǎo)出為科研論文所需的格式。
應(yīng)用場景：近紅外腦成像的多元研究領(lǐng)域
津發(fā)科技近紅外腦成像方案，憑借其良好的運(yùn)動(dòng)耐受性、多模態(tài)融合能力以及專業(yè)的技術(shù)支持，在多個(gè)前沿研究領(lǐng)域得到了實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)展心理學(xué)與兒童研究：fNIRS的無創(chuàng)、靜音特點(diǎn)，使其成為研究嬰幼兒腦功能發(fā)育的理想工具。研究者利用津發(fā)科技的設(shè)備，探索嬰幼兒在觀看面孔、聆聽語言時(shí)的腦區(qū)激活模式，為理解人類認(rèn)知發(fā)展提供神經(jīng)科學(xué)依據(jù)。
人機(jī)交互與用戶體驗(yàn)：在用戶使用新產(chǎn)品或新界面的過程中，通過近紅外監(jiān)測(cè)前額葉等腦區(qū)的血氧變化，可以客觀評(píng)估任務(wù)帶來的認(rèn)知負(fù)荷。例如，對(duì)比兩款不同設(shè)計(jì)的手機(jī)應(yīng)用，哪一款讓用戶操作起來更加“輕松”，近紅外數(shù)據(jù)可以提供比主觀問卷更靈敏的區(qū)分。
駕駛行為與交通安全：長時(shí)間駕駛會(huì)導(dǎo)致駕駛員腦功能狀態(tài)下降。研究者在駕駛模擬場景中利用近紅外監(jiān)測(cè)駕駛員前額葉的持續(xù)激活水平，探索疲勞發(fā)生時(shí)的腦功能特征，為疲勞預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。
運(yùn)動(dòng)科學(xué)與技能學(xué)習(xí)：運(yùn)動(dòng)員在學(xué)習(xí)和執(zhí)行復(fù)雜動(dòng)作時(shí)，大腦皮層如何參與調(diào)控是運(yùn)動(dòng)科學(xué)關(guān)注的問題。利用便攜式近紅外設(shè)備，研究者可以在真實(shí)的運(yùn)動(dòng)場景中采集數(shù)據(jù)，探索運(yùn)動(dòng)技能習(xí)得過程中的腦功能可塑性變化。
精神醫(yī)學(xué)與康復(fù)：在臨床研究中，近紅外被用于探索精神分裂癥、抑郁癥等疾病的腦功能異常特征，以及康復(fù)訓(xùn)練對(duì)腦功能重建的促進(jìn)作用。津發(fā)科技的設(shè)備支持與行為訓(xùn)練任務(wù)的同步，為臨床研究提供客觀評(píng)估工具。
人因工程與特殊工種：在航空航天、核電調(diào)度等高風(fēng)險(xiǎn)崗位，操作人員的認(rèn)知狀態(tài)直接關(guān)系到系統(tǒng)安全。利用近紅外監(jiān)測(cè)操作人員在模擬任務(wù)中的腦負(fù)荷變化，可以為崗位培訓(xùn)和任務(wù)分配提供科學(xué)依據(jù)。
專業(yè)服務(wù)與技術(shù)支撐
對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)室和科研機(jī)構(gòu)而言，選擇近紅外腦成像設(shè)備的同時(shí)，也選擇了供貨商的技術(shù)支持能力。津發(fā)科技在服務(wù)方面構(gòu)建了一套*的支撐體系。
售前咨詢與方案規(guī)劃：津發(fā)科技的技術(shù)團(tuán)隊(duì)具備認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與人因工程背景，能夠根據(jù)用戶的研究方向和實(shí)驗(yàn)需求，提供針對(duì)性的設(shè)備選型建議。無論是關(guān)注特定腦區(qū)的精細(xì)成像，還是需要全腦覆蓋的探索性研究，團(tuán)隊(duì)都能協(xié)助用戶規(guī)劃合適的技術(shù)方案。
安裝調(diào)試與操作培訓(xùn)：設(shè)備交付后，津發(fā)科技提供專業(yè)的安裝調(diào)試與操作培訓(xùn)服務(wù)，確保研究團(tuán)隊(duì)能夠快速掌握設(shè)備使用技巧。培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋探頭放置、信號(hào)質(zhì)量檢查、實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計(jì)、軟件操作、數(shù)據(jù)分析等全流程環(huán)節(jié)。
持續(xù)的技術(shù)支持：在使用過程中遇到任何問題，用戶均可獲得津發(fā)科技技術(shù)團(tuán)隊(duì)的遠(yuǎn)程或現(xiàn)場支持。此外，公司定期舉辦用戶培訓(xùn)會(huì)、學(xué)術(shù)研討會(huì)，搭建用戶交流平臺(tái)，促進(jìn)跨學(xué)科合作與技術(shù)普及。
定制化開發(fā)能力：針對(duì)部分用戶的特殊研究需求，津發(fā)科技具備一定的定制化開發(fā)能力，可根據(jù)需要調(diào)整軟件功能或適配特定的實(shí)驗(yàn)范式，滿足前沿探索的靈活需求。
回到“近紅外腦成像儀哪家公司好”這個(gè)問題，答案取決于用戶的研究目標(biāo)和技術(shù)需求。如果只是需要一臺(tái)能夠采集血氧信號(hào)的設(shè)備，市面上或許存在多種選擇。但如果用戶期望的是能夠融入多模態(tài)研究體系、在真實(shí)場景中穩(wěn)定工作、并提供全流程數(shù)據(jù)支持和專業(yè)服務(wù)的系統(tǒng)化方案，那么北京津發(fā)科技股份有限公司無疑是一個(gè)值得深入了解的對(duì)象。
津發(fā)科技的近紅外腦成像方案，折射出其對(duì)人因工程與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的深刻理解——人的大腦活動(dòng)是復(fù)雜的、多維度的，單一指標(biāo)往往難以完整描述。通過將fNIRS與腦電、眼動(dòng)、生理、行為數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建系統(tǒng)化的人因測(cè)量與評(píng)估體系，津發(fā)科技正在幫助越來越多的研究者，在接近真實(shí)的場景中解讀大腦的奧秘，為人機(jī)交互優(yōu)化、認(rèn)知障礙康復(fù)、特殊崗位效能提升提供科學(xué)支撐。
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