我們每天都用腦子思考，但人的大腦復(fù)雜，精妙，也十分神秘，因此我們對它的了解依舊很少。但這些年來腦成像技術(shù)的發(fā)展，讓研究人類大腦如何工作的科學(xué)家們，有了新進(jìn)展。
美國一家神經(jīng)技術(shù)新創(chuàng)公司 Kernel 的研究人員，開發(fā)了一種名為「Kernel Flow」的可穿戴設(shè)備，這個形似頭盔的設(shè)備，采用 TD-fNIRS （時域功能性近紅外光譜）技術(shù)，可通過記錄局部血氧變化來測量大腦活動。
圖片來自：Kernel
大多數(shù)非侵入式大腦掃描系統(tǒng)采用的是 fNIRS (連續(xù)波近紅外光譜成像)技術(shù)，使用近紅外光譜中的光來測量大腦循環(huán)血液中血紅蛋白對光吸收的變化。TD-fNIR 被認(rèn)為是無創(chuàng)光學(xué)腦成像設(shè)備的黃金標(biāo)準(zhǔn)，也不是一項新技術(shù)，但高成本，復(fù)雜性，大尺寸，采樣頻率不高等問題，限制了它的應(yīng)用。
圖片來自：Kernel
Kernel Flow 由 52 個模塊組成，模塊分布的四個區(qū)域，可覆蓋額葉、頂葉、顳葉和枕葉皮質(zhì)。每個模塊都包含探測器與激光源，光源可發(fā)射 690nm 與 850nm 兩種不同波長的激光，并通過頭皮到達(dá)大腦。
圖片來自：Kernel
激光源周圍有六個六角形排列的探測器，每個探測器與光源的距離為 10 mm。探測器會拾取反射光，記錄光子到達(dá)時間，每秒大約可探測超過十億個光子。
探測器會將檢測到的光子到達(dá)時間以200 Hz 的采樣率記錄為直方圖，整個系統(tǒng)的采樣頻率為 7.1 Hz。這些專為高光子計數(shù)率而設(shè)計的探測器，針對漫射光學(xué)斷層掃描的 ToF 測量進(jìn)行了優(yōu)化，處理速度超過 1 × 10 的 9 次方/秒。
圖片來自：SPIE.DIGITALLIBRARY
在 Kernel 進(jìn)行的神經(jīng)科學(xué)測試中，參與的兩名志愿者在手指敲擊任務(wù)期間，運(yùn)動皮層上的通道有明顯的血流動力學(xué)變化。此外，Kernel Flow 的 TD-fNIR 系統(tǒng)，還借助高采樣率在其中一名志愿者額頭上的通道識別出了心跳的振蕩。
志愿者的測試數(shù)據(jù)，圖片來自：SPIE.DIGITALLIBRARY
除了這些測試，Kernel 還計劃使用 Flow 進(jìn)行多項目標(biāo)不同的研究。比如通過大腦圖像來了解情緒、氯胺酮等迷幻藥物的副作用、注意力持續(xù)時間等研究。
不過，Kernel 的研究人員表示，這項技術(shù)目前還有一定的局限性，比如頭發(fā)質(zhì)地和皮膚類型會影響大腦成像的結(jié)果。
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但目前這個僅重 2.2 公斤，由小型激光驅(qū)動器、定制集成電路和專用檢測器構(gòu)建的設(shè)備，性能已經(jīng)與臺式系統(tǒng)類似。雖然商業(yè)化的可行性還有待提高，但不久之后，我們或許就能像測試心率那樣測量大腦功能。
