研究人員演示了一種測量大腦功能連接性的新方法

Ben Rinehart（左）和Chien Poon，博士，是在Sunar研究小組的工程系學生，最近研究證明了一種測量大腦功能連通性的新方法。圖片來源：賴特州立大學

賴特州立大學成像研究人員首次證明了靜息人腦中的光學血流量檢測，這為研究孤獨症、阿爾茨海默病和抑鬱症患者提供了更好的方法。

Ulas Sunar是生物醫學和人類工程專業的一名副教授，他的研究團隊已經表明，通過擴散相關光譜測量的光學血流量對比可以用於檢測腦中靜息態功能連通性（RSFC）。

研究團隊包括Sunar，他擁有賴特州俄亥俄醫學成像研究學者的地位，以及他的研究者Chien Poon、Jun Li、Jeremy Kress和Dan Rohrbach。

該小組的研究結果最近發表在一本頂級的光學期刊《生物光子學Journal of Biophotonics》雜誌上，該雜誌涵蓋了光與生物材料相互作用的相關最新研究。這項工作也在Pixodio.Work中上展出，它為全球生物光電子社區服務，作為最近學術界和工業界最新科技發展的最新新聞和文章的中心接入點。

該團隊的新的光學方法是基於檢測運動血細胞的光散射，並可以量化絕對腦血流相關的對比度。這是一種補充技術，廣泛使用的功能性近紅外光譜測量血氧。

Sunar說：「我們觀察到，在我們的神經成像實驗中，血流比氧合顯示出更高的對比度。」在神經元的放電下，大腦可能要求更多的血液流動。這就是為什麼血流是評估人腦靜息態功能連通性的一個重要參數。血流成像技術也相對較新。我的博士生Chien Poon在這裡建立了定製系統，我們在本領域首次展示了靜息狀態的方法。

研究人員使用血流參數來量化九名健康成年男性的靜息態功能連通性作為概念研究的證明。該技術顯示了大腦某些區域之間的高連通性和其他區域之間的低連通性。這些結果與先前用其他方法（如功能磁共振成像（fMRI））進行的類似研究相匹配。

從左到右分別是Dan Rohrbach, Ulas Sunar, Ben Rinehart 和 Chien Poon 在Sunar的實驗室中。

「這些都是激勵的結果，因為在我們的現場測試，研究具有潛在的光學血流方法作為一種非侵入性的評估人類靜息態功能連通性，」Sunar 表示。「由於其具有較高對比度，腦血流量是一個非常重要的參數表徵的神經疾病。」

靜息態功能連通性研究是一個有價值的工具，用於研究那些有對於知行目標有障礙的患者。但是許多人，如年輕的孤獨症兒童，是弱磁共振成像（FMRI）評估靜息態功能連通性的候選者，這需要他們在一個受限的成像空間內保持很長的時間間隔，而磁體中往往會有很大的雜訊。

光學成像非常適合於這樣的人，因為它是快速的，並且可以由患者佩戴的光學探頭來執行。研究人員預計，這將最終成為一個非常有用的工具，用於非侵入性評估年輕和殘疾患者的大腦功能。

Sunar說，這項技術也可以用來評估人類的表現，以了解一項任務是否會增加腦血流量和神經活動。

「當一項任務完成時，大腦中的血流會發生什麼變化？」他說。「有關係嗎？大腦網路在休眠狀態和執行狀態上更緊密地聯繫在一起嗎？這些都是有趣的需要調查問題。」

研究團隊的下一步將是修改光學系統，使其能夠同時顯示血液流動和氧合。

Sunar說：「我們正在研究多個成像對比，以獲得更完整的腦功能圖。」例如，我們可以通過結合血流和氧合測量來量化腦氧代謝率。這種方法將在許多領域產生很高的影響，從臨床疾病的神經疾病表徵到評估與軍事研究相關的人類表現。」

來源：https://phys.org/news/2018-05-approach-brain-function.html

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