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用功能近红外光谱法测定血红蛋白相位跟踪从新生儿到老年人的大脑发育( Tracking Brain Development from Neonates to the Elderly by Hemoglobin Phase Measurement using Functional Near-infrared Spectroscopy )
Z Liang H Tian HC Yang T Arimitsu Y Tong
生命周期中的生物和神经过程是动态的，与生命的不同阶段相关的显著变化。用功能近红外光谱法(fNIRS)测定的氧血红蛋白(Δ[HbO])和脱氧血红蛋白浓度变化(Δ[Hb])的相位和耦合关系可以表征婴儿的神经血管和代谢发育。然而，在人类一生中，相位和耦合的变化仍然是未知的。本文采用fNIRS对不同年龄人群（从新生儿到老年人）在两个地点进行的Δ[HbO]和Δ[Hb]的测量相结合。首先，我们评估了随机噪声对fNIRS测量中相位差和锁相指数(PLI)计算的影响。结果表明，当噪声强度接近-8dB时，相位差接近π；随着噪声的增加，耦合强度（即PLI）呈U型曲线。其次，在去噪后计算出0.01-0.10Hz频率范围内的相位差和PLI。结果表明，从新生儿到3～4个月婴儿，相位差逐渐增大。这种相位差在整个成年期持续存在，直到最后在老年期被打乱。儿童的PLI最高，其次是成人。两组PLI明显高于婴幼儿和老年人(P<0.001)。最后，用血流动力学模型来解释观察结果，发现与脑自动调节和血流速度密切相关。这些结果表明，fNIRS测量的相位相关参数可以用于研究大脑和评估整个生命周期的脑健康。
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