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(guò)程的時(shí)間進(jìn)程。人類(lèi)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(guò)在頭皮上安放電極描記的腦生物電活動(dòng)謂之腦電圖。

工作原理

①大腦工作時(shí)，神經(jīng)元的發(fā)放引起帶電離子的運(yùn)動(dòng)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(jí)),而EEG裝置通過(guò)高靈敏的電極和放大器來(lái)探測(cè)這些電位差。EEG主要是通過(guò)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(duì)信息的加工過(guò)程。

功能：1、得到的與認(rèn)知過(guò)程關(guān)聯(lián)的腦電信號(hào)；2、腦區(qū)定位。具體而言,研究者首先建立一個(gè)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(jì)算出大腦神經(jīng)電興奮源的位置、強(qiáng)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(cè)量精細(xì)度。特別是信號(hào)源單一且信號(hào)很強(qiáng)的情況下，如癲癇腦區(qū),EEG的腦區(qū)定位被泛使用。

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

不足：缺乏功能定位能力.因此在對(duì)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(zhǎng)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(guò)檢測(cè)被試在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，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(jìn)而間接測(cè)量腦區(qū)的神經(jīng)活動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)大腦活動(dòng)的測(cè)量是通過(guò)附在被試頭上的傳感器檢測(cè)近紅外光的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因此是無(wú)創(chuàng)性的；

②fNIRS對(duì)頭動(dòng)的容忍度較高,加上設(shè)備可以自由移動(dòng)、對(duì)測(cè)試環(huán)境沒(méi)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(wèn)題。

③價(jià)格相對(duì)低廉,適合經(jīng)費(fèi)相對(duì)短缺的實(shí)驗(yàn)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(shí)間采樣率更好。測(cè)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(duì)大腦表層神經(jīng)活動(dòng)的研究，而對(duì)大腦深處的神經(jīng)活動(dòng)不敏感;

②fNIRS的空間分辨率很低,無(wú)法對(duì)大腦的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行精細(xì)定位。

fMRI

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

成像原理

①在大腦活動(dòng)過(guò)程中，局部腦血流大幅度增加，而同時(shí)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(dú)特的磁化性質(zhì)(更強(qiáng)的順磁性)在大腦活動(dòng)區(qū)域周?chē)a(chǎn)生-個(gè)局部的磁場(chǎng)，而該局部磁場(chǎng)會(huì)使采集到的MRI信號(hào)減弱;

③fMRI對(duì)基于這種局部磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化進(jìn)行檢測(cè)，從而間接地測(cè)量大腦的活動(dòng)水平。即在腦活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，脫氧血紅蛋白濃度減少,因此局部磁場(chǎng)對(duì)MRI信號(hào)的干擾減弱，使得采集到的信號(hào)隨之增強(qiáng)。

優(yōu)點(diǎn):①信號(hào)直接來(lái)自大腦的神經(jīng)活動(dòng)，無(wú)須注人造影劑和同位素等其他試劑,因此適用于各個(gè)年齡段的被試,而同一被試可以在短時(shí)間里多次參加實(shí)驗(yàn);

②它的空間分辨率非常高，可以達(dá)到1mm,因此可以進(jìn)行精確的功能定位;

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

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