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。它通過測量大腦皮層血氧濃度的變化，間接反映神經(jīng)活動，兼具較高的空間分辨率和良好的運動耐受性，特別適合在自然場景下開展腦功能研究。
當(dāng)高校實驗室、醫(yī)療機構(gòu)或企業(yè)研發(fā)團隊著手選購近紅外腦成像設(shè)備時，往往會關(guān)注幾個核心問題：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，到達大腦皮層。血液中的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對不同波長光的吸收率存在差異，通過檢測反射光的強度變化，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)活動的間接指標。
相比功能性磁共振成像，fNIRS雖然無法探測深部腦結(jié)構(gòu)，但它具有顯著的優(yōu)勢：設(shè)備便攜、成本相對較低、對頭部運動不敏感，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、人機交互等動態(tài)場景中的腦功能研究。相比腦電圖，fNIRS雖然時間分辨率較低，但空間定位更為準確，且不受肌肉偽跡的干擾，兩者可形成良好的互補。
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人機環(huán)境同步平臺的重要組成部分。該平臺致力于將人在各種環(huán)境下的生理、心理、行為數(shù)據(jù)進行同步采集與融合分析，近紅外腦成像在其中扮演著監(jiān)測大腦皮層激活模式、評估認知負荷與情緒狀態(tài)的核心角色。
1. 硬件設(shè)計：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。針對前額葉皮層等與認知功能密切相關(guān)的腦區(qū)，可配置高密度通道進行精細成像；對于全腦皮層覆蓋的研究，也可擴展探頭布局，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)計上充分考慮人體工學(xué)因素，采用輕量化材料，確保長時間佩戴的舒適性，這對于需要完成復(fù)雜任務(wù)的被試而言尤為重要。
運動耐受性：fNIRS的一大優(yōu)勢就是對運動偽跡不敏感。津發(fā)科技的設(shè)備進一步優(yōu)化了探頭固定方式和信號處理算法，即使在頭部輕微晃動的情況下，依然能夠保持信號穩(wěn)定，支持在駕駛模擬、行走、操作任務(wù)等動態(tài)場景中采集數(shù)據(jù)。
多通道同步采集：設(shè)備支持多個通道并行采集，實時呈現(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平臺框架下，近紅外數(shù)據(jù)可以與腦電、眼動、肌電、心電、皮電等生理信號，以及行為觀察、面部表情、操作績效等數(shù)據(jù)進行硬件級的時間同步。
fNIRS與腦電的同步采集尤其具有研究價值。腦電提供毫秒級的時間分辨率，反映神經(jīng)活動的快速變化；fNIRS則提供厘米級的空間定位，反映腦區(qū)的代謝變化。兩者結(jié)合，可以在時空兩個維度上更完整地描摹大腦活動。例如，在一項駕駛疲勞研究中，腦電可以實時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，為疲勞檢測提供更全面的生理指標。
此外，近紅外數(shù)據(jù)與眼動、行為數(shù)據(jù)的同步，也讓研究者能夠?qū)⒋竽X活動與具體的行為表現(xiàn)關(guān)聯(lián)起來。當(dāng)被試在任務(wù)中出現(xiàn)操作失誤時，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信號中提取有意義的腦功能指標。
實時監(jiān)測與質(zhì)量控制：軟件支持多通道血氧曲線實時顯示，用戶可以隨時監(jiān)控信號質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)探頭接觸不良或運動偽跡等問題。
預(yù)處理與去噪：軟件內(nèi)置了多種預(yù)處理算法，包括運動偽跡識別與校正、生理噪聲濾波等，幫助用戶獲得干凈的血氧數(shù)據(jù)。
指標計算與分析：軟件能夠自動計算氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的相對變化，并支持基于一般線性模型的腦激活分析。研究者可以對比不同實驗條件下目標腦區(qū)的激活差異，生成腦激活拓撲圖。
功能連接分析：對于關(guān)注腦網(wǎng)絡(luò)的研究者，軟件支持計算不同腦區(qū)之間的功能連接強度，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、行為數(shù)據(jù)進行聯(lián)合分析，例如分析特定腦區(qū)激活程度與反應(yīng)時、正確率等行為指標的相關(guān)性。
可視化與報告生成：分析結(jié)果可以以腦區(qū)激活圖、曲線圖、統(tǒng)計圖表等形式呈現(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，憑借其良好的運動耐受性、多模態(tài)融合能力以及專業(yè)的技術(shù)支持，在多個前沿研究領(lǐng)域得到了實際應(yīng)用。
發(fā)展心理學(xué)與兒童研究：fNIRS的無創(chuàng)、靜音特點，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、聆聽語言時的腦區(qū)激活模式，為理解人類認知發(fā)展提供神經(jīng)科學(xué)依據(jù)。
人機交互與用戶體驗：在用戶使用新產(chǎn)品或新界面的過程中，通過近紅外監(jiān)測前額葉等腦區(qū)的血氧變化，可以客觀評估任務(wù)帶來的認知負荷。例如，對比兩款不同設(shè)計的手機應(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：長時間駕駛會導(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)測駕駛員前額葉的持續(xù)激活水平，探索疲勞發(fā)生時的腦功能特征，為疲勞預(yù)警系統(tǒng)的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。
運動科學(xué)與技能學(xué)習(xí)：運動員在學(xué)習(xí)和執(zhí)行復(fù)雜動作時，大腦皮層如何參與調(diào)控是運動科學(xué)關(guān)注的問題。利用便攜式近紅外設(shè)備，研究者可以在真實的運動場景中采集數(shù)據(jù)，探索運動技能習(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)練對腦功能重建的促進作用。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)險崗位，操作人員的認知狀態(tài)直接關(guān)系到系統(tǒng)安全。利用近紅外監(jiān)測操作人員在模擬任務(wù)中的腦負荷變化，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
對于高校實驗室和科研機構(gòu)而言，選擇近紅外腦成像設(shè)備的同時，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)建了一套完善的支撐體系。
售前咨詢與方案規(guī)劃：津發(fā)科技的技術(shù)團隊具備認知神經(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驗需求，提供針對性的設(shè)備選型建議。無論是關(guān)注特定腦區(qū)的精細成像，還是需要全腦覆蓋的探索性研究，團隊都能協(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)，確保研究團隊能夠快速掌握設(shè)備使用技巧。培訓(xùn)內(nèi)容涵蓋探頭放置、信號質(zhì)量檢查、實驗范式設(shè)計、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)團隊的遠程或現(xiàn)場支持。此外，公司定期舉辦用戶培訓(xùn)會、學(xué)術(shù)研討會，搭建用戶交流平臺，促進跨學(xué)科合作與技術(shù)普及。
定制化開發(fā)能力：針對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驗范式，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”這個問題，答案取決于用戶的研究目標和技術(shù)需求。如果只是需要一臺能夠采集血氧信號的設(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值得深入了解的對象。
津發(fā)科技的近紅外腦成像方案，折射出其對人因工程與認知神經(jīng)科學(xué)的深刻理解——人的大腦活動是復(fù)雜的、多維度的，單一指標往往難以完整描述。通過將fNIRS與腦電、眼動、生理、行為數(shù)據(jù)融合，構(gòu)建系統(tǒng)化的人因測量與評估體系，津發(fā)科技正在幫助越來越多的研究者，在接近真實的場景中解讀大腦的奧秘，為人機交互優(yōu)化、認知障礙康復(fù)、特殊崗位效能提升提供科學(xué)支撐。
掃一掃，關(guān)注微信
