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从光线中读出大脑秘密：fNIRS如何捕捉大脑的微小变化？
随着科技的进步，科学家们越来越多地利用非侵入性的方法来了解大脑的运作。其中，功能性近红外光谱技术 (fNIRS，Functional Near-Infrared Spectroscopy) 在研究人类大脑方面显示出强大的潜力。这项技术利用近红外光来捕捉大脑对外界刺激的反应，进而帮助研究者剖析大脑中微小的变化。
fNIRS是一种利用近红外光来测量皮质血流动力学活动的非侵入式神经成像技术。
fNIRS的工作原理相对简单。它透过发射近红外光，观察光的吸收程度，从而估计血红蛋白的浓度变化。因为血红蛋白对近红外光的吸收特性，这让fNIRS能够在大脑组织中测量血流的变化，特别是在大脑皮层的浅层区域。这使得fNIRS能与其他神经成像技术如功能性磁共振成像 (fMRI) 和脑电图 (EEG) 互补使用，提供更全面的脑部信息。
fNIRS的历史
早在1977年，Jöbsis就提出利用近红外光测量脑组织的氧合状态。随着技术的进步，fNIRS于1993年首次成功用于成人研究，促进了这一领域的发展。如今，这项技术已有了品牌产品，并持续在实际应用中取得突破，尤其是在可穿戴设备的开发上。
fNIRS技术使得我们能够在不干扰的状态下持续观察大脑的活动。
fNIRS的应用范畴
fNIRS不仅用于基本科学研究，还在临床医学、心理学和脑机介面等多个领域展现了重要价值。研究显示，这项技术在监测大脑功能、评估认知状态及诊断疾病等方面都有不俗的表现。
临床应用的潜力
在医学领域中，fNIRS被用来评估缺氧的影响，以及监测术后患者的脑部血流。对于极早产儿，fNIRS可用于监测脑缺氧以及脑血流变化，这在降低脑损伤风险方面起到至关重要的作用。此外，许多心脏手术过程中也利用这项技术监控患者的脑氧合情况，以便做出及时的干预。
技术的优势与挑战
fNIRS的主要优势在于其非侵入性、低成本和可移动性。这使得研究者能在各种环境中进行实验，从实验室到临床现场甚至日常生活中。然而，由于fNIRS的信号主要来自于表层的脑组织，这也导致了一些对较深层脑区的无法有效测量的挑战。
尽管fNIRS无法完全取代fMRI等其他成像技术，但它提供了可观察大脑活动的新途径。
未来展望
随着技术的发展，未来的fNIRS将更加迷你化、智能化，甚至能结合人工智慧进行数据分析。我们可以想象，这项技术将在精神健康、教育、认知科学等领域有着更广泛的应用。而这项持续上升的技术是否能改变我们对大脑的认知？
