一、EEG

EEG是最早被廣泛使用的腦認(rèn)知成像技術(shù)之一，反映認(rèn)知過程的時間進程。人類的大腦與身體其他部位如心臟、肌肉等一樣，能產(chǎn)生生物電流，通過在頭皮上安放電極描記的腦生物電活動謂之腦電圖。

工作原理

①大腦工作時，神經(jīng)元的發(fā)放引起帶電離子的運動從而產(chǎn)生微電流;

②微電流在頭皮表面形成微弱的電位差(微伏級),而EEG裝置通過高靈敏的電極和放大器來探測這些電位差。EEG主要是通過波幅、潛伏期、電位的空間分布(腦地形圖)和頻譜等指標(biāo)提供大腦對信息的加工過程。

功能：1、得到的與認(rèn)知過程關(guān)聯(lián)的腦電信號；2、腦區(qū)定位。具體而言,研究者首先建立一個關(guān)于大腦形狀和結(jié)構(gòu)的物理模型,然后根據(jù)腦電記錄到的頭皮電位的分布,采用逆向算法計算出大腦神經(jīng)電興奮源的位置、強度和方向。為了提高定位精度，就需要提高頭皮電位分布的測量精細(xì)度。特別是信號源單一且信號很強的情況下，如癲癇腦區(qū),EEG的腦區(qū)定位被泛使用。

優(yōu)點：腦電的長處在于它直接反映了神經(jīng)的電活動，有著極高的時間分辨率。此外，它的造價較低,使用、維護也較方便，而且也是完全無創(chuàng)的.適用于各個年齡段的被試，

不足：缺乏功能定位能力.因此在對腦電數(shù)據(jù)的解科上存在較大的不確定性。

二 、fNIRS

是反映腦區(qū)功能定位的腦認(rèn)知成像技術(shù)。

原理：fNIRS 利用特定波長的近紅外先與腦組織中脫氧血紅蛋白和氧合血紅蛋白通過檢測被試在執(zhí)行任務(wù)時，局都腦血流中脫氧血紅蛋白和氧合血紅蛋白的濃度變化，進而間接測量腦區(qū)的神經(jīng)活動。

優(yōu)點：①對大腦活動的測量是通過附在被試頭上的傳感器檢測近紅外光的變化來實現(xiàn)的,因此是無創(chuàng)性的；

②fNIRS對頭動的容忍度較高,加上設(shè)備可以自由移動、對測試環(huán)境沒有特殊要求。因此,fNIRS較好地解決了fMRI在嬰幼兒、老人和特殊病人等特定群體研究中存在的問題。

③價格相對低廉,適合經(jīng)費相對短缺的實驗室使用。

另外，與EEG相比，它的空間定位能力更好。與fMRI相比，它的時間采樣率更好。測量范圍更加廣泛。

不足:①由于近紅外光穿透性較弱，因此只適用于對大腦表層神經(jīng)活動的研究，而對大腦深處的神經(jīng)活動不敏感;

②fNIRS的空間分辨率很低,無法對大腦的神經(jīng)活動進行精細(xì)定位。

fMRI

反映的是基于血氧水平依賴的大腦神經(jīng)活動，反映腦區(qū)功能定位。

成像原理

①在大腦活動過程中，局部腦血流大幅度增加，而同時耗氧量卻只有極小的增加。這就導(dǎo)致了在毛細(xì)血管和靜脈中的脫氧血紅蛋白濃度減少;

②脫氧血紅蛋白由于其獨特的磁化性質(zhì)(更強的順磁性)在大腦活動區(qū)域周圍產(chǎn)生-個局部的磁場，而該局部磁場會使采集到的MRI信號減弱;

③fMRI對基于這種局部磁場強度的變化進行檢測，從而間接地測量大腦的活動水平。即在腦活動增強時，脫氧血紅蛋白濃度減少,因此局部磁場對MRI信號的干擾減弱，使得采集到的信號隨之增強。

優(yōu)點:①信號直接來自大腦的神經(jīng)活動，無須注人造影劑和同位素等其他試劑,因此適用于各個年齡段的被試,而同一被試可以在短時間里多次參加實驗;

②它的空間分辨率非常高，可以達到1mm,因此可以進行精確的功能定位;

③有大量成像參數(shù)供實驗者自由控制，以完成各種特定需求的掃描和多種實驗范式。

不足:在于它不是直接檢測神經(jīng)活動，而其所記錄的血氧信號通常滯后于神經(jīng)活動5~8s。