前额叶Stroop效应的fNIRS/ERP多模式成像研究

摘要

现代脑功能成像技术的出现使脑认知研究得到了突飞猛进的发展。目前科学界多采用单模式成像的方式得到脑功能活动时的代谢（血氧）信息或者神经电活动信息。
　　 而随着研究的需要，结合各种单模式成像方式的优点进行多模式成像获取同步代谢（血氧）与电活动信息，探索大脑活动神经-血管耦联机制已成为脑认知研究的热点。
　　 本文采用fNIRS/ERP（Near-iNFrared Spectroscopy，NIRS；Event-Related Potential，ERP）多模式成像技术对经典的认知心理学实验Stroop 效应进行前额叶的成像研究，同步获取血氧信号与神经电信号，探索脑功能活动的神经-血管耦联机理。
　　 本文通过将研制的fNIRS 探测电路与商用脑电系统整合，制成了多模式成像系统，并通过软件控制实现了近红外检测与脑电检测的同步。
　　 结合这两种成像技术的特点，本文设计了同时适用于光学检测慢信号系统与电生理检测快信号系统的Stroop 实验范式。同时，针对近红外测量系统与脑电检测系统，分别使用VisualC++6.0 语言与Presentation软件平台编写了实验范式，实现了任务呈现与行为数据记录。
　　 本文分别采用本实验室自行研制开发的近红外脑功能成像器与商用脑电检测系统对11名被试进行了预实验，分析行为数据与血氧、脑电检测结果，证明本文所设计的实验范式在前额叶产生了显著的Stroop 效应，并确定多模式成像探测位置位于前额叶中线偏左的区域。
　　 基于预实验结果，本文使用fNIRS/ERP 多模式成像系统进行了Stroop 实验，并对同步实验结果进行了分析与讨论，发现血氧参数变化与脑电变化在时程上具有很好的对应关系，且血氧参数变化比电活动变化滞后约100～200ms。