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功能性脑分析，近红外光谱
据说21世纪是大脑的世纪，神经科学是一项高级研究的研究，从基础研究到医疗和生物领域的临床应用到甚至工业应用，在广泛领域的研究中取得了显着进步。大脑与“思想”的关系有很多方面，例如我们如何思考，记忆，识别和感受情绪，仍然不太了解。研究这种脑科学确实是世界各地的生活科学研究的前沿，正在对涉及多个领域的综合领域的各种研究项目进行工作。大脑功能研究不仅限于传统研究领域，例如精神病学，神经病学，人类发展和心理学。现在，各种康复或应用工程领域以及社会和人类科学以及经济学以及经济学也越来越兴趣。这一研究范围正在以越来越多的速度扩展。此外，已经开发了各种测量技术和工具作为研究大脑功能的方法。一些方法包括EEG（脑电图），fMRI（功能性磁共振成像），PET（正电子发射断层扫描）和MEG（磁脑摄影）（请参见表1）。近年来已经开发并一直在提高期望的一种新方法是FNIRS（功能性近红外光谱法）。此方法能够使用红外光无创地测量大脑功能，从而提供了人体的出色渗透。fnirs比其他测量方法具有多个优点，例如对该主题的限制更少。因此，作为允许高度自由的测量方法，该技术的应用正在快速增加。FNIRS的主要收益之一是它与其他测量方法的高兼容性，这意味着它可以同时进行测量。
使用近红外光学脑功能成像开发脑功能研究
也已经开发出各种测量技术和设备来研究大脑功能，主要是脑电图，fMRI（功能磁共振成像），PET（正电子发射断层扫描）和MEG（磁性磁通仪）（表1）。 Near-infrared Spectroscopy (fNIRS), which allows for non-invasive measurement of brain functions using highly biotransmitting near-infrared light, has recently become a new Japanese brain function measurement technique, and compared with other measurement methods, it is a technology that is rapidly expanding its application as a highly flexible measurement method, with several excellent features, such as less restraint to the subject.另一个主要特征是FNIRS与其他测量方法具有高亲和力，并且能够同时进行测量。
推进近红外光源
摘要：对使用NIR-I（700 - 900 nm）和NIR-II（900 - 1700 nm）的光谱，光学通信和医疗应用的近红外（NIR）辐射的兴趣日益增强，这促使人们对新的NIR NIR光源的需求促进了需求。NIR磷光灯转化的发光二极管（PC-LEDS）有望取代传统灯，这主要是由于其高效率和紧凑的设计。由Cr 3+和Cr 4+激活的宽带NIR磷酸盐吸引了重大的研究兴趣，从而在700至1700 nm的范围内发射了。在这项工作中，我们与宽带NIR-I（CR 3+）和NIR-II（CR 4+）发射合成了一系列SC 2（1-x）Ga 2 x O 3：Cr 3+/4+材料（x = 0 - 0.2）。我们通过掺入Ga 3+离子来观察到Cr 3+（约77次）的强度大幅增加。此外，我们的研究表明，CR 3+和Cr 4+离子之间发生了能量转移。配置图显示了SC 2 O 3矩阵中Cr 3+和Cr 4+离子的行为。我们还观察到在20.2 GPA压力下的相变，导致了一个新的未知相，其中Cr 3+发光表现出高对称环境。值得注意的是，本研究介绍了在SC 2（1-x）Ga 2 x O 3中的NIR CR 4+发光的压力诱导的移位：Cr 3+/4+。线性移位在相变之前和之后估计为83±3和61±6 cm -1 /gpa。总的来说，我们的发现阐明了SC 2（1-x）Ga 2 x O 3：Cr 3+/4+材料的合成，发光特性，温度和高压行为。■简介这项研究有助于这些材料在有效的NIR光源和其他光学设备的开发中的理解和潜在应用。
需要两秒（秒）：减少两项功能近红外光谱脑的编码时间 - 计算机接口通信
脑电图（EEG）由于其高时间分辨率和一般可用性，是BCI的最广泛使用的输入方式。但是，并非所有个人都可以成功使用基于脑电图的BCI：18一些人可能会产生过度的运动伪像，掩盖了控制特定BCI所需的大脑活动；否则它们无法在头皮上产生足够强大的大脑活动。19因此，在BCIS的背景下还探索了血液动力学神经成像方法，例如功能磁共振成像（fMRI）和功能性近红外谱（FNIRS）。20这些非侵入性方法通过神经血管反应间接测量大脑活性。21尤其是FNIRS最近受到BCI输入方式的关注，因为它安全，快速设置，易于操作，其应用几乎是无声的，并且即使在自然的身体姿势中，录音也是可行的。此外，它是一种便携式且相对便宜的方法。因此，它最终可以用于临床常规或最终在潜在用户的主场中。22 - 24
M. Spapé、K. Mäkelä 和 T. Ruotsalo，《NEMO：使用功能性近红外光谱进行情绪分析的数据库》，载于 IEEE Transactions on Affe
摘要 — 我们提供了一个使用功能性近红外光谱 (fNIRS) 分析人类情感状态的数据集。数据记录了参与两项任务的 31 名参与者。在情绪感知任务中，参与者被动地查看从标准国际情感图片系统数据库中采样的图像，该数据库为刺激提供了真实的效价和唤醒注释。在情感意象任务中，参与者主动想象情绪场景，然后对这些场景进行主观效价和唤醒评级。研究了 fNIRS 信号与效价-唤醒评级之间的相关性，以估计数据集的有效性。提供了处理流程、大脑活动组分析和估计基线分类性能的源代码和摘要。对于分类，对唤醒和效价的单次试验 4 类分类以及跨参与者分类进行了预测实验，并比较了效价预测任务的高唤醒和低唤醒变体。最后，针对特定主题和跨参与者模型展示分类结果。数据集公开，以鼓励使用 fNIRS 数据进行情感解码和下游应用的研究。
血液透析对终末期肾病患者脑功能连接的影响：功能性近红外光谱研究
网络在血液透析过程中流动的方向更好。此外，我们发现在血液透析前，同配系数值为正，而在血液透析后为负。同配系数表示节点是否与具有相似度的其他节点有许多连接，还是与具有非常不同度的其他节点有许多连接。（31）如果一个网络中连接了许多具有相似度的节点，则同配系数为正值；否则，为负值。同配系数为正的网络称为同配网络，而同配系数为负的网络称为非同配网络。（31）通过血液透析，我们证实了同配网络变成了非同配网络。众所周知，许多技术和生物网络通常具有非同配性，并且非同配网络不易渗透。（32，
基于近红外波长的透明导电氧化物基于透明的导电氧化物
抽象的片上光电探测器是光学通信中必不可少的组件，因为它们将光转换为电信号。光压计是光电探测器的类型，它通过在光吸收时由电子温度波动引起的电阻变化起作用。它们被广泛用于从紫外线到mir的宽波长范围，并且可以在宽大的材料平台上运行。在这项工作中，我引入了一种新型的波导集成剂量计，该重点在标准材料平台上从NIR到MIR以透明的导电氧化物（TCO）作为活性材料运行。此材料平台可以使用相同的材料同时构建调制器和光电探测器，该材料完全兼容CMO，并易于与被动芯片组件集成。此处提出的光压计由放置在肋光子波导内部的薄质TCO层组成，以增强光吸收，然后将TCO中的电子加热至高于1000 K的温度。电子温度的升高导致电子迁移率降低电子迁移率和导致的电阻变化。因此，只需几乎没有光学输入功率的微量流量，就可以达到超过10 A/W的响应率。计算表明，通过较低的TCO掺杂，可以预期进一步改进，从而在片上光电探测器中打开新的门。
增强弥漫性相关光谱脉冲脑血流信号，并具有近红外光谱光谱学
将DC与NIRS结合起来可以计算氧气6的脑代谢率，并进一步了解健康7、8和病理条件下血红蛋白浓度与脑血流（CBF）变化之间的关系。9，10最近，我们和其他小组提出了使用DCS脉动CBF指数信号（PCBF I）来量化颅内压（ICP），临界关闭压力（CRCP），脉冲指数（PI）和脑抗血管抵抗指数（CVR I）的连续性和非inniNninvasine continally and Inninvasine conteriality。11 – 16 Despite the encouraging results, the low signal-to-noise ratio (SNR) of current DCS devices limits pCBF i to source- detector separations (SDsep) of up to 2.5 cm, which reduces brain sensitivity in adults, 17 and to achieve sufficient time-points within a pulsatile waveform, it requires cardiac-gated averaging of 50 arterial pulses, 11 which dampens the脉冲峰，并提供CRCP和CVR I估计为0.02至0.07 Hz，速率太低，无法研究大脑脉管系统的动态压力流关系。18要克服DCS噪声，增加SDSEP并以较少的平均恢复PCBF I恢复，我们提出了一种基于NIRS和DCS脉冲信号组合的新方法。由于在相同采样速率下的NIRS测量值通常检测到多个数量级的光子，因此NIR的SNR比DCS的SNR（19，20）好得多，允许测量脉冲血容量波形，并在长SDSEP（≥3cm）处具有高时间分辨率。PWA通常是指在短SDSEP上使用脉搏氧量设备测量的PPG波形的形态。21特别是，我们最近开发了一种称为Flexnirs的开源，可穿戴和无线NIRS设备，具有低噪声等效功率（NEP <70 fw∕P Hz），能够以高达266 Hz的采样率以高达266 Hz的采样率获取10个通道。22该设备的高SNR性能使我们能够在NIRS光掌术（PPG）的脉冲光吸光度下以3.3 cm sdsep（Nirs-Pppg）的速度吸收性（NIRS-PPG）与少数Beats Anever to beats Anirs to beative and Beative vellsaTile光吸光度（PPG），从而解决脉动血液量和其时间衍生物。23从表面PPG中提取的形态特征及其时间衍生物已在文献中进行了研究，通常包括PPG波轮廓的振幅，潜伏期和宽度。这些特征通常带有算法，这些算法在信号中找到局部最大值和最小值及其第一个至第三次衍生物。23 PWA量化了脉搏波的特性，以获取有关心血管态的信息，并揭示了特定特征与皮肤血管衰老，刚度和外周耐药性的相关性。24 - 27测量长SDSEP PPG及其时间导数的能力扩展了分析，以表征大脑血管，并通过弥漫性光学方法为研究脑健康打开了新的维度。28 - 30此外，当通过利用脉冲血容量和血流关系同时测量DC和NIR时，31 - 33，我们可以将Pul-Satile流入和流出和流出和模型PCBF I分开，并将模型作为NIRS-PPPG的线性贡献，以及它的首次衍生物[D（NIRS-PPPG）[D（NIRS-PPPG）/DT]。所得拟合的PCBF i-fit在DC上显示超过SNR，同时准确匹配DCS脉冲流，使我们能够在心脏频率下估计PI，CRCP和CVR I。为了验证该模型，我们与Flexnirs同时测量了12位健康受试者，并且在我们的实验室中可用的最先进的DCS原型，该原型在1064 nm处运行，并采用了超导纳米型单杆探测器（SNSPD）。SNSPD-DCS系统提供了> 16倍SNR的增加，而标准DCS技术，17，使我们能够在较大的分离处解决PCBF I，并使用较低的心脏门控平均。，我们对受试者进行了NIR和DCS测量，同时执行改变脑和系统生理的标准任务，并在各种条件下恢复了脉动和慢速变化的信号。
脑血流动力学功能性近红外光谱与正电子发射断层扫描评估轻度认知障碍与阿尔茨海默病的相关性：一项探索性研究
本研究通过对轻度认知障碍 (MCI) 和阿尔茨海默病 (AD) 患者中 fNIRS 与正电子发射断层扫描 (PET) 和磁共振成像 (MRI) 检测到的血流动力学激活进行比较分析，探讨功能性近红外光谱 (fNIRS) 的实用性。参与者被分为四组：主观记忆障碍 (SMI)、遗忘型 MCI (aMCI)、非遗忘型 MCI (naMCI) 和 AD 组。我们使用商用无线连续波 NIRS 系统记录语义言语流畅性任务 (SVFT) 期间的血流动力学反应。分析了各组神经影像学评估参数之间的相关性。基于兴趣区域的比较显示，四组在双侧背外侧前额叶皮质 (DLPFC) 的 SVFT 期间有显著不同的血流动力学反应。线性混合效应模型结果表明，在控制 fNIRS 信号的年龄和组别差异后，双侧 DLPFC 区域的平均 Δ HbO 2 与整体 FDG-PET 呈显著正相关。淀粉样蛋白 PET 信号往往能更好地区分 AD 组与其他组，而 fNIRS 信号往往能更好地区分 SMI 组与其他组。此外，组间比较显示，DLPFC 中的海马体积和血流动力学反应之间存在镜像模式。fNIRS 检测到的血流动力学反应与疾病进展相关的代谢和解剖变化呈显著相关性。因此，fNIRS 可被视为预测 MCI 和 AD 患者大脑血流动力学和代谢状态的筛查工具。
通过混合半导体纳米颗粒基于近红外II荧光和磁共振成像颈动脉斑块负担
大多数动脉粥样硬化事件（例如，脑梗死或心肌梗塞）通常是由于颈动脉中的斑块破裂或侵蚀而发生的，因此迫切需要评估斑块脆弱性并预测不良的脑遭受脑脑事件。然而，从稳定的斑块到纤细颈动脉威胁生命的高风险斑块的监测演变是一个巨大的挑战，由于没有足够的空间分辨率来基于大多数报道的荧光探针对颈动脉进行成像。Herein, copolymerizing with the small molecules of acceptor-donor-acceptor-donor-acceptor (A-D-A ′ -D-A) and the electron-donating units (D ′ ), the screened second near-infrared (NIR-II) nanoprobe presents high quantum yield and good stability, so that it enables to image slender carotid vessel with enough spatial resolution.令人鼓舞的是，NIR-II纳米探针可以有效地靶向内部巨噬细胞，同时区分活着的小鼠颈动脉粥样硬化中的脆弱斑块。此外，NIR-II纳米探针可以动态监测颈动脉斑块中的新鲜出血点，表明斑块不稳定的风险增加。此外，磁共振成像与NIR-II荧光成像集成在一起，从而通过将超级超级磁铁氧化铁掺入NIR-II纳米螺旋体中，从而为微妙的结构（例如窄管腔和脂质池）提供对比度。因此，这种混合NIR-II/磁共振成像多模式纳米探针为评估颈动脉斑块负担，选择高风险斑块和成像内的出血提供了有效的工具，这是有望减少脑/心肌梗塞梗死的介质和摩擦质量的有希望的。