前额叶Strop效应的fNIRSERP多模式成像研究.pdf

摘要 现代脑功能成像技术的出现使脑认知研究得到了突飞猛进的发展。目前科学界多 采用单模式成像的方式得到脑功能活动时的代谢（血氧）信息或者神经电活动信息。 而随着研究的需要，结合各种单模式成像方式的优点进行多模式成像获取同步代谢 （血氧）与电活动信息，探索大脑活动神经-血管耦联机制已成为脑认知研究的热点。 本文采用fNIRS/ERP （Near-infrared Spectroscopy, NIRS ; Event-Related Potential, ERP ） 多模式成像技术对经典的认知心理学实验Stroop 效应进行前额叶的成像研究，同步获 取血氧信号与神经电信号，探索脑功能活动的神经-血管耦联机理。 本文通过将研制的 fNIRS 探测电路与商用脑电系统整合，制成了多模式成像系 统，并通过软件控制实现了近红外检测与脑电检测的同步。 结合这两种成像技术的特点，本文设计了同时适用于光学检测慢信号系统与电生 理检测快信号系统的Stroop 实验范式。同时，针对近红外测量系统与脑电检测系统， 分别使用VisualC++6.0 语言与Presentation 软件平台编写了实验范式，实现了任务呈 现与行为数据记录。 本文分别采用本实验室自行研制开发的近红外脑功能成像器与商用脑电检测系 统对 11 名被试进行了预实验，分析行为数据与血氧、脑电检测结果，证明本文所设 计的实验范式在前额叶产生了显著的Stroop 效应，并确定多模式成像探测位置位于前 额叶中线偏左的区域。 基于预实验结果，本文使用 fNIRS/ERP 多模式成像系统进行了 Stroop 实验，并 对同步实验结果进行了分析与讨论, 发现血氧参数变化与脑电变化在时程上具有很好 的对应关系，且血氧参数变化比电活动变化滞后约100~200ms。 关键词：Stroop 效应；近红外光谱成像；脑电检测；多模式成像；血氧 本课题受到国家自然科学基金）的资助 I Abstract* The research of cognition soared with the advent of modern functional brain imaging techniques. At the present time, most of the researchers use single mode imaging techniques to obtain information of changes in metabolism (hemoglobin) or neuronal activities. However, as the understanding of the brain function progresses, the multimode imaging techniques which combine the advantages of single mode imaging techniques are becoming focus of this field. With the multimode method, researchers get access to the information of changes in metabolism (hemoglobin) and neuronal activities simultaneously, which makes the research of neuron-vascular coupling feasible. In this paper, fNIRS/ERP （Near-infrared Spectroscopy, NIRS ; Event-Related Potential, ERP ）multimode imaging technique was employed to study the Stroop effect in th