低频振荡

考虑异质性头皮血流动力学时，功能性近红外光谱中的短通道回归更为有效

功能性近红外光谱 (fNIRS) 通过监测血液中氧合血红蛋白 ( O 2 Hb ) 和脱氧血红蛋白 ( HHb ) 的浓度变化，能够无创地测量人类大脑活动。1 – 4 fNIRS 已经从一种基础研究工具发展成为一种广泛用于研究非约束环境中大脑活动的技术。5、6 尽管其用途广泛，但仍存在一些挑战，特别是连续波 fNIRS 对非神经元来源的血流动力学变化的敏感性。 2、7-10 这些通常被称为生理“噪音”或“干扰”，包括全身活动，例如心脏脉动（1 至 2 Hz）、呼吸（0.2 至 0.4 Hz）、低频振荡（约 0.1 Hz）和极低频振荡（0.01 至 0.05 Hz），11 以及通过交感神经活动导致的血流增加。12 这些伪影产生的信号变化可能会模仿或掩盖真实的任务诱发的血流动力学反应（HR），并可能导致假阳性或假阴性。8、10、13 近年来，fNIRS 社区已经承认了这一挑战，并认识到了其重要性。 8 尽管对非神经元信号的敏感性特定于 fNIRS 的测量原理，但所有通过血流动力学变化推断大脑活动的技术，即 fNIRS、功能性磁共振成像和正电子发射断层扫描，都会受到影响。作为低频振荡的主要贡献者，Mayer 波 (MW) 是动脉血压中的节律性血流动力学振荡，14 并且大概是某些受试者无法恢复功能性心率的主要原因。15 当针对特定测量协议和任务/刺激持续时间进行适当选择时，可以使用低通滤波器去除心脏和呼吸信号。16、17 其他系统信号的去除更加困难，并且需要应用更复杂的信号处理，因为它们的频率内容与功能性心率重叠。18 – 20 短通道回归方法已被提出作为将大脑活动与全身活动分离的一种方法。 21 , 22 通过短间隔 (SS) 通道（通常 < 15 毫米，理想长度为 8.4 毫米 23 , 24 ）单独测量头皮血流动力学，可获得主要包含全身和最小脑活动的信号。为了从长间隔 (LS) fNIRS 测量（通常为 30 毫米）中提取大脑的贡献，需要从 LS 信号中减去 SS。短通道回归已被证明可以显著提高恢复的功能性脑活动的质量。18 , 21 , 22 , 25