基于灵活电路的空间感知模块化光学脑成像系统,用于在自然环境中进行高密度测量
Edward Xu1, Morris Vanegas1, Miguel Mireles1
1Northeastern University, Department of Bioengineering, Boston, Massachusetts, United States.
Neurophotonics
|July 8, 2024
概括
新的模块化光学脑成像 (MOBI) 系统改善了近红外功能光谱 (fNIRS) 在现实环境中进行脑研究. 它的灵活设计和3D探头跟踪可提高数据准确性和用户舒适性.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 光学成像技术的成像
背景情况:
- 功能近红外光谱 (fNIRS) 为研究在自然环境中的大脑活动提供了一个有前途的方法.
- 然而,在保持稳定的光与头皮接触以及准确跟踪探头位置方面的挑战,阻碍了其在动态条件下广泛应用.
研究的目的:
- 引入模块化光学脑成像 (MOBI) 系统,旨在克服fNIRS当前的局限性.
- 该系统旨在增强 optode-to-scalp 合,并提供实时 3D 探针形状估计,以实现更强大的脑成像.
主要方法:
- 该MOBI系统具有可曲,轻量级的模块化设计,集成定向传感器用于自动模块识别和3D光极定位.
- 这种方法促进了实时头部表面的合规性,并使先进的断层数据分析和运动跟踪成为可能.
- 光学特征包括噪声等效功率和动态范围测量,以及对3D光极形状采集精度的幻影测试.
主要成果:
- MOBI探测器在735nm和850nm时显示了8.9和8的噪声等效功率,具有88dB的动态范围.
- 幻影测试显示,25个光极的平均3D光极位置误差为4.2毫米.
- 最初的"体内"验证,包括袖口封闭和手指敲击任务,都成功完成.
结论:
- MOBI系统是第一个具有完全灵活电路板的模块化fNIRS系统.
- 它的自组织传感器网络,自动3D光极定位和人体工程学设计显著提升了在自然环境中探索大脑功能的潜力.
