Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия выявляет активность мозга в движении
За последние три десятилетия методы визуализации, которые дают представление о живом, работающем мозге, переосмыслили изучение человеческого познания. Функциональная магнитно-резонансная томография, или МРТ, открыла путь. Основываясь на изменениях кровотока и насыщения кислородом, эти измерения с высоким разрешением дают убедительное представление о механизмах психической функции. Но требования МРТ — в частности, чтобы субъект оставался неподвижным в течение длительного периода времени в пределах большого шумного магнита — ограничивают типы поведения, которые можно исследовать. А его значительная инфраструктура означает, что ФМРТ доступна только в специализированном учреждении.
Функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия, или fNIRS, позволяет получить представление о мозге на основе оксигенации крови без использования большого неподвижного сканера. Этот метод оптической визуализации обнаруживает изменения в том, как гемоглобин поглощает ближний инфракрасный свет — обычно длины волн от 750 до 1200 нанометров. И, как и МРТ, fNIRS обеспечивает косвенную меру локализованной активности мозга. За последние 40 лет исследователи изучили потенциал метода для расширения исследований функций мозга. Теперь fNIRS продвинулся от относительно простых измерений изменений содержания кислорода в крови к сложному методу регистрации реакций мозга в реальном времени, связанных с широким спектром действий и когнитивных задач.
Хотя fNIRS имеет более низкое пространственное разрешение, чем фМРТ, у fNIRS есть большое преимущество: он позволяет субъектам свободно двигаться, говорить и взаимодействовать с людьми и окружающей средой во время сканирования. Источники света и детекторы FNIR могут быть установлены на носимый колпачок, очень похожий на электроды для электроэнцефалографии (ЭЭГ), создавая портативный, легкий и недорогой массив, который можно носить в самых разных условиях. Вооруженные этой свободой, исследователи используют FNIR для изучения активности мозга в популяциях и местах, которые когда-то считались недоступными. Благодаря этому ученые планируют ответить на вопросы о том, как функционирует мозг во время динамических взаимодействий в реальном мире.
Портативность и гибкость fNIRS позволяют изучать язык даже у самых маленьких людей. Стремясь понять слуховые сигналы, которые младенцы используют для распознавания и понимания речи, исследователи изучают новорожденных, которым всего от одного до трех дней, пока они еще находятся в больнице. В этом возрасте их поведенческий репертуар довольно ограничен, но слуховая кора активна даже во время сна.
Растущий интерес к исследовательским приложениям FNIR стимулировал производство нового поколения носимых устройств, продвигая FNIR дальше в массовое использование. Но до сих пор не ясно, какие клинические применения больше всего выиграют от FNIR. В условиях такого расширения для исследователей крайне важно оставаться ориентированными на вопросы, а не увлекаться техническими возможностями. Но наука пока не в состоянии предоставить адекватные рекомендации для интерпретации данных fNIRS в таких условиях.
