NI前沿案例系列 | 基于NI PXIe-4309搭建全球首個(gè)OPM-EEG-fNIRS 多模態(tài)神經(jīng)影像系統(tǒng)
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為了賦能前沿應(yīng)用領(lǐng)域，NI通過產(chǎn)學(xué)研合作的方式，與領(lǐng)先的大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)攜手合作，為半導(dǎo)體、汽車和下一代通信技術(shù)等前沿應(yīng)用提供軟硬件解決方案。在 “NI前沿案例系列” 中，我們將拆解前沿案例，與產(chǎn)學(xué)研屆的研究者一起探索創(chuàng)新密碼。
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/202407/461229.htm第一期主題為 基于NI PXIe-4309搭建全球首個(gè)OPM-EEG-fNIRS多模態(tài)神經(jīng)影像系統(tǒng)。
院校： 北京大學(xué)
科研團(tuán)隊(duì)： 北京大學(xué)醫(yī)學(xué)物理高家紅教授團(tuán)隊(duì)
腦疾病是目前人類健康的重大負(fù)擔(dān)，診療腦疾病和神經(jīng)疾病是全球面臨的重大挑戰(zhàn)。隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的進(jìn)步，多模態(tài)腦成像技術(shù)在腦科學(xué)研究和臨床實(shí)踐中變得越來越重要。多模態(tài)神經(jīng)影像結(jié)合了腦磁圖（MEG） 、 腦電圖（EEG） 和功能性近紅外光譜（fNIRS） 等多種非侵入性技術(shù)， 用于同步測(cè)量大腦的電生理活動(dòng)和血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)。這些技術(shù)在神經(jīng)科學(xué)研究中具有重要意義， 因?yàn)樗鼈兡軓牟煌嵌冉沂敬竽X活動(dòng)的復(fù)雜性，提供更全面的腦功能圖譜，推動(dòng)神經(jīng)血管耦合、可穿戴神經(jīng)影像、 超掃描和腦機(jī)接口等研究領(lǐng)域的發(fā)展。
北京大學(xué)醫(yī)學(xué)物理的高家紅教授團(tuán)隊(duì)專注于多模態(tài)神經(jīng)影像技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用， 全球首次實(shí)現(xiàn)了原子磁強(qiáng)計(jì)腦磁圖、 腦電圖和近紅外光譜技術(shù)信號(hào)的同步采集平臺(tái)搭建和試驗(yàn)研究， 并發(fā)表高水平論文。
*Multimodal neuroimaging with optically pumped magnetometers: A simultaneous MEG-EEG-fNIRS
acquisition system, NeuroImage, 2022.
為了搭建高精度和高同步性的多模態(tài)神經(jīng)影像系統(tǒng)， 科研工作者們面臨如下挑戰(zhàn)：
信號(hào)采集精度： 需要高分辨率的設(shè)備來捕捉微弱的生理信號(hào)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
信號(hào)同步： 必須確保來自不同傳感器 (OPMMEG、 EEG和fNIRS) 的數(shù)據(jù)能夠同步采集，以便進(jìn)行有效的整合和分析。
系統(tǒng)靈活性： 需要一個(gè)能夠靈活配置的系統(tǒng)，以適應(yīng)不同實(shí)驗(yàn)需求和個(gè)體頭部形狀的傳感器布局。
*圖片引用自：Multimodal neuroimaging with optically pumped magnetometers: A simultaneous MEG-EEG-fNIRS acquisition system
科研工作人員基于NI PXIe-4309成功搭建出了多模態(tài)神經(jīng)影像系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)了多種微弱生理信號(hào)的同步采集，系統(tǒng)組成如下：
PXIe-4309 非常適合科學(xué)級(jí)用戶。在我們實(shí)驗(yàn)室開發(fā)先進(jìn)傳感器的過程中，我們只需將輸出模擬電壓連接到 PXIe-4309，后續(xù)的信號(hào)調(diào)理（如抗混疊濾波、放大和模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換）都可以由 4309 進(jìn)行良好處理，使我們能夠更加專注于自己的研究。
——茹星語博士，北京大學(xué)
評(píng)論