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内核流耳机
信用:内核 脑成像技术的最新进展有助于对大脑及其功能进行精确、高分辨率的观察
例如，功能性近红外光谱(fNIRS)是一种广泛使用的无创成像技术，它利用近红外光(波长> 700 nm)通过血红蛋白光吸收模式的差异来确定大脑中血红蛋白的相对浓度
大多数非侵入性脑扫描系统使用连续波fNIRS，其中组织被恒定的光子流照射
然而，这些系统不能区分散射和吸收的光子
这项技术的最新进展是时域(TD)-fNIRS，它使用皮秒光脉冲和快速探测器来估计组织中的光子散射和吸收
然而，这种系统昂贵且复杂，并且具有较大的外形尺寸，限制了它们的广泛应用
为了克服这些挑战，来自神经技术公司Kernel的研究人员开发了一种基于TD-fNIRS技术的可穿戴耳机
这个名为“内核流”的设备重2
05千克，包含52个模块，排列在头部两侧的四块板上
《生物医学光学杂志》(JBO)报道了内核流系统的规格和性能
耳机模块具有两个激光源，可产生宽度小于150皮秒的激光脉冲
光子然后被棱镜反射，并在光源管中结合，将光束导向头皮
穿过头皮后，激光脉冲被六个直径为2毫米的弹簧加载探测器光导管捕获，然后传输到六个六边形排列的探测器，探测器距离激光源10毫米
探测器将光子到达时间记录到直方图中，并能够处理高光子计数率(超过每秒1 × 109个计数)
为了证明它的性能，研究人员使用内核流系统记录了执行手指敲击任务的两名参与者的大脑信号
在测试过程中，从整个大脑中收集了2000多个通道的直方图，以测量氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化
发现该系统与传统的TD-fNIRS系统相匹配
“我们用我们的小型化设备展示了类似台式系统的性能，其特征是用于TD-fNIRS和人类神经科学结果的标准化组织和光学模型协议，”Kernel首席技术官、该研究的相应作者Ryan Field解释道
虽然结果是有希望的，菲尔德承认需要更多的测试，因为近红外光被某些头发和皮肤类型不同地吸收
“我们目前正在使用内核流收集数据，以展示其他人类神经科学应用
我们也在评估不同头发和皮肤类型的系统的性能，”他说
Kernel Flow将大规模TD-fNIRS系统打包成可穿戴形式，提供下一代无创光学大脑成像设备
像“内核流”这样的系统将使神经成像更加容易获得，从而在健康和科学领域带来广泛的好处
例如，美国食品和药物管理局最近批准了一项使用内核流系统来测量氯胺酮对大脑的迷幻效果的研究
德国环境健康研究中心的JBO客座编辑迪米特里斯·戈帕斯评论说:“这是世界上第一个可穿戴的全头覆盖TD-fNIRS系统，它保持或改善了现有台式系统的性能，并有潜力实现其将神经测量纳入主流的使命
我真的很期待大脑还没有揭示的东西
"
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