全新HD-DOT成像技術為研究嬰兒大腦活動提供了新方法

英國科學家和工程師團隊展示了一種對嬰幼兒大腦進行成像的新技術。這一突破希望能讓研究人員在不需要昂貴的核磁共振成像機的情況下，有新的方法來研究自然環境中的嬰兒大腦活動。

「關於大腦如何發育，我們還有很多不了解的地方，其中很大一部分問題是，用傳統掃描儀研究嬰兒大腦真的很困難，」來自倫敦大學學院的項目負責人Rob Cooper解釋道。「任何父母都知道，6個月大的嬰兒非常活躍，他們一直在移動，很容易分心。使用核磁共振成像這樣的技術，受試者必須完全保持靜止，這對嬰兒來說幾乎是不可能的，除非他們睡著了或被鎮靜。」

這項發表在《NeuroImage》雜誌上的研究中提出的系統是使用高密度漫反射光學斷層掃描技術（HD-DOT）的新一代可穿戴帽。該系統被稱為LUMO，測試的原型來自UCL的衍生公司Gowerlabs。帽上的每個六邊形包含三個LED光源和四個傳感器。近紅外光用於檢測大腦氧合的變化。通過這些變化，研究人員可以有效地繪製出大腦哪些部位正在積極工作的實時地圖。

目前神經科學家可以使用的最接近這種新的HD-DOT技術的成像方法叫做功能性近紅外光譜（fNIRS）。但是fNIRS設備提供的空間解析度有限，而且可能仍然需要笨重的耳機。將新的HD-DOT設備與fNIRS測量結果進行比較，研究人員表示，這種新的成像技術是一個巨大的進步。

「我們的結果與之前基於類似範式的低密度fNIRS測量結果一致，但顯示出優越的空間定位，改進的深度特異性，更高的SNR（信噪比）以及參與者之間反應的一致性的戲劇性改善，」研究人員在一項新的研究中寫道。「我們的數據保留率也表明，這種新一代的可穿戴技術很好地被嬰兒群體所容忍。」

HD-DOT系統在6個月大的嬰兒身上進行了測試，發現其效果驚人。展望未來，研究人員期望這項新技術能讓神經科學家對自然環境中的嬰兒大腦活動有格外新穎的見解。

「我們所展示的方法是安全的、無聲的、可穿戴的，並且可以產生比其他任何同類技術更好的空間解析度的大腦功能圖像，」新研究的作者之一Elisabetta Maria Frijia說。「我們的希望是，這種新一代技術將使來自整個領域的研究人員能夠更多地了解健康的嬰兒大腦是如何發育的，並建立診斷、監測和最終治療自閉症和腦癱等神經系統疾病的新方法。」

這項新研究發表在《NeuroImage》雜誌上。