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近赤外線はどのようにして脳を読み取ることができるのでしょうか？fNIRS技術の魔法の応用
機能的近赤外分光法 (fNIRS) は、機能的神経画像検出に近赤外分光法を使用する革新的な脳モニタリング技術です。この技術の基本原理は、近赤外光を照射することで脳内の血流の動的な変化を計測し、神経活動の情報を得るというものです。さまざまな非侵襲イメージング技術の開発により、fNIRS は脳波検査 (EEG) とともにポータブル脳研究の主要ツールの 1 つになりました。
fNIRS はヘムの吸収特性に焦点を当てており、神経活動に関連する酸素化ヘムと脱酸素化ヘムの変化を正確に測定できます。
fNIRS 実験中、近赤外線は頭皮を透過し、散乱して吸収されます。ヘムの近赤外線に対する強い吸収特性により、科学者は血液中のヘム濃度の変化を推測することができます。この技術は安全で非侵襲的であるだけでなく、他の画像診断法と組み合わせて使用することもでき、研究者に脳の働きを調査するための新しいツールを提供します。さらに、fNIRS は光トポグラフィー (OT) とも呼ばれます。この技術はますます成熟しており、複数のウイグルマラルが徐々に形成されています。
fNIRS の歴史的背景
fNIRS の歴史は、Jöbsis が脳の近赤外光に対する透過性を初めて発見した 1977 年に遡ります。これにより、脳酸素化の非侵襲的測定への扉が開かれました。その後、NIRS の適用は徐々に拡大し、特に 1990 年代初頭には成人への fNIRS の適用に関するいくつかの研究が発表され、その可能性が徐々に認識されました。
日本の研究チームは、1980 年代半ばに赤外光に基づく脳モニタリング システムの研究を開始し、1995 年に初めて「光トポグラフィー」の概念を提案しました。
今日に至るまでテクノロジーはさらに発展しており、多くの新しいウェアラブル fNIRS デバイスが徐々に利用可能になり、臨床生活や日常生活での脳活動のモニタリングを容易にすることができます。
fNIRS の仕組み
fNIRS は光の吸収と散乱に基づいて機能します。光源が近赤外光を放射した後、さまざまな組織やヘムの特性に応じて、光の一部が脳表面組織を透過します。研究者らは、血液中の酸素化ヘムと脱酸素化ヘムの量を推定するために、光の中でこれらの変化を測定しました。
fNIRS テクノロジーは、脳の局所領域の血流と酸素化状態を研究するのに特に適しており、神経活動に関する重要な洞察を提供します。
適用範囲
fNIRS のアプリケーションは、ブレイン コンピューター インターフェイス (BCI)、プラトー環境における低酸素研究、脳機能接続分析など、多くの分野をカバーしています。特に高原環境では、fNIRS は酸素欠乏への対処方法の研究に役立ちます。
将来性
テクノロジーの継続的な進歩に伴い、医学や心理学の分野における fNIRS の応用可能性は高まっています。脳疾患の研究に貴重なデータを提供するだけでなく、脳の機能とその相互接続についての理解を深めることもできます。
このテクノロジーの開発は、脳を理解する方法に革命をもたらす可能性がありますか?
将来的には、必要な技術と標準をどのようにさらに推進し、改善するかが科学者にとって大きな課題となるでしょう。同時に、fNIRS に関する継続的な研究は、一般的な神経ストレス反応を理解するのに役立つだけでなく、脳の活動と行動の間の本質的な関係についてさらに明らかにする可能性があります。これには何か深い秘密が隠されているのでしょうか?
