大脑不仅是人体最复杂的器官，也是最难研究的器官之一。为了了解人脑不同区域的作用以及它们如何相互作用，在清醒的受试者执行受控任务时测量神经元活动至关重要。然而，最精确的测量设备是侵入性的，这极大地限制了它们在现实生活中对健康人类的使用。
为了克服这一主要障碍，科学家们想出了巧妙的技术，以安全、无创的方式测量大脑活动。一个突出的例子是功能性磁共振成像(fMRI)，它使用强磁场和无线电波来绘制大脑血流的变化。功能磁共振成像的一个主要缺点是必要设备的尺寸和成本，这限制了其在实验室和临床环境中更广泛的采用。幸运的是，一种称为功能近红外光谱 (fNIRS) 的不同技术已经获得关注。这种方法包括在头皮上放置光源和探测器来测量血红蛋白浓度的局部变化，这与大脑活动相关。尽管 fNIRS 具有简单性和便携性等优点，但其真正潜力在大脑的许多区域仍未得到开发。
之前的研究已经使用 fNIRS 来检测腹侧视觉通路中的大脑活动，但没有评估其可行性和生态有效性，或者检测到的信号是否是理想的。在此背景下，包括中国西安电子科技大学董明浩教授和北京师范大学朱超哲教授在内的研究小组开始测试 fNIRS 测量枕外侧复合体 (LOC) 和梭状回的大脑活动的能力。面部区域(FFA)，被称为腹侧视觉通路的两个关键区域。他们的研究 发表在黄金开放获取期刊 《神经光子学》上。
了解LOC和FFA的功能有助于理解实验。LOC在物体识别中起着至关重要的作用;它的神经元参与处理有关物体形状和形式的信息。另一方面，FFA专门从事人脸的处理和识别。与 FFA 相比，LOC 更靠近头皮。因此，该团队假设 fNIRS 测量在该区域比在 LOC 上更有可能成功。
为了检验这一假设，研究人员招募了 63 名成年受试者，其中 35 名被纳入当前研究，而另外 28 名被纳入后续研究，其结果与当前研究中的结果相符，但在研究中未提及。出版物。该团队在使用便携式仪器进行 fNIRS 测量的同时，还执行了多项物体和面部识别任务。这个想法是为了检查相应的大脑区域是否会表现出对受试者之前在实验期间看到的物体或面孔的图像做出反应的活动。值得注意的是，该团队使用了他们在之前的研究中开发的一种名为“经颅脑图谱”的工具，来确定每个受试者的仪器传感器的最佳位置。此外，当前的研究通过证明将目标通道放置在与目标坐标相对应的位置足以测量LOC活动，从而消除了在目标坐标周围额外的补充通道的需要，从而提供了有价值的见解。
结果符合研究人员的预期，正如 Dong 所说：“根据我们的研究结果，LOC 目标通道会选择性地激活对物体的反应，而 FFA 目标通道则不会。” 最可能的解释是FFA所在的深度超过了fNIRS的检测阈值。“尽管 fNIRS 检测在收集 FFA 活性方面存在局限性，但 LOC 区域似乎是基于 fNIRS 的检测的合适目标，”Dong 补充道。
总体而言，研究小组的努力代表着向更好的大脑研究技术迈出了一步。“我们的结果有助于了解 fNIRS 在实际应用中的可行性。据我们所知，这项工作是第一个检验该技术在监测腹侧视觉通路内皮层活动的可行性的工作，”Dong 总结道。
fNIRS 技术的进一步进步可能会为某些脑部疾病提供实用、低成本的诊断，并为神经增强设备提供潜在的途径。此类设备将使我们能够增强特定的认知功能或帮助治疗神经系统疾病。
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