導(dǎo)讀

功能近紅外光譜(fNIRS)是一種通過無創(chuàng)測(cè)量與神經(jīng)元活動(dòng)相關(guān)的腦氧合和脫氧血紅蛋白濃度波動(dòng)來評(píng)估人腦活動(dòng)的光學(xué)成像技術(shù)。由于其優(yōu)越的移動(dòng)性、低成本和良好的運(yùn)動(dòng)耐受性，在過去的幾十年里，fNIRS在各種精神疾病中的研究和臨床應(yīng)用迅速增加。本文首先簡(jiǎn)要概述了fNIRS在精神病學(xué)中的最新研究進(jìn)展。本文重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了fNIRS在精神疾病研究中的多樣化應(yīng)用，fNIRS儀器的發(fā)展以及用于探索與精神疾病相關(guān)的大腦活動(dòng)的新型fNIRS研究設(shè)計(jì)。然后，本文討論了一些開放式挑戰(zhàn)，并分享了fNIRS在精神病學(xué)研究和臨床實(shí)踐中的未來適用性的看法?？偟膩碚f，fNIRS有望成為臨床精神病學(xué)環(huán)境中開發(fā)閉環(huán)系統(tǒng)與改進(jìn)個(gè)性化治療和診斷的有用工具。

前言

在過去的幾十年里，由于精神疾病患者的快速增長(zhǎng)，精神疾病已被列為全球公共衛(wèi)生問題。目前，大多數(shù)精神疾病的診斷主要基于相關(guān)的描述性癥狀和體征，缺乏客觀的生物標(biāo)志物。無法準(zhǔn)確識(shí)別和表達(dá)癥狀的患者可能難以進(jìn)行識(shí)別和診斷。這些情況在兒童中可能更為常見，對(duì)于他們的癥狀可能需要得到父母或老師的認(rèn)可(報(bào)告有時(shí)不一致)。這使許多有精神癥狀的人無法得到適當(dāng)?shù)闹委?，從而無法獲得更好的結(jié)果。在過去的幾十年里，先進(jìn)的神經(jīng)影像技術(shù)的發(fā)展，如功能磁共振成像(fMRI)，正電子發(fā)射斷層掃描(PET)和腦電圖(EEG)，使得研究人員能夠通過更客觀的測(cè)量方法來探索廣泛的大腦功能，并擴(kuò)大了我們目前對(duì)各種精神疾病相關(guān)的潛在機(jī)制的理解。
功能近紅外光譜(fNIRS)是一種用于測(cè)量和成像大腦活動(dòng)的功能性血流動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的無創(chuàng)光學(xué)成像方法。通常，fNIRS使用波長(zhǎng)在650至1000nm之間的近紅外光源，該光源可以通過頭皮和顱骨傳播幾厘米，并通過光譜檢測(cè)氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白濃度的波動(dòng)，這是一種與大腦內(nèi)神經(jīng)元反應(yīng)相對(duì)應(yīng)的代謝過程。近三十年來，fNIRS快速發(fā)展，已成為研究正常大腦功能及其在疾病中變化的一個(gè)有價(jià)值的工具。從技術(shù)上講，fNIRS與其他常用的功能神經(jīng)成像技術(shù)相比具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：與EEG和fMRI相比，它具有便攜性和抗運(yùn)動(dòng)偽影的能力，提供了更高的空間分辨率和時(shí)間分辨率。fNIRS的靈活適用性和高生態(tài)效度使其特別適用于探測(cè)參與者的大腦活動(dòng)，包括可能害怕壓力環(huán)境(例如MRI掃描儀)或表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)性不安和焦慮癥狀(例如自閉癥譜系障礙(ASD))的兒童人群。本文就fNIRS在精神病學(xué)中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并分享了fNIRS在精神病學(xué)研究和臨床實(shí)踐中的未來適用性的看法。

FNIRS在精神病學(xué)研究中的現(xiàn)狀

fNIRS在精神疾病中的應(yīng)用

相對(duì)于其他功能成像技術(shù)，fNIRS對(duì)精神疾病患者更有利，因?yàn)樗恍枰茉囌咄耆３朱o止、睡眠或鎮(zhèn)靜。fNIRS還允許接受成像的個(gè)體與環(huán)境自由互動(dòng)。自1994年首次發(fā)表對(duì)精神分裂癥患者的fNIRS研究以來，fNIRS已越來越多地用于探索一些精神疾病，包括精神分裂癥、抑郁癥、雙相情感障礙、驚恐障礙、強(qiáng)迫癥、阿爾茨海默癥、孤獨(dú)癥譜系障礙(ASD)、注意缺陷多動(dòng)障礙(ADHD)、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(PTSD)。圖1顯示了近三十年來fNIRS在精神疾病方面出版物的增長(zhǎng)情況?？傮w而言，近十年來，隨著硬件設(shè)備(如時(shí)域NIRS和可穿戴NIRS)、信號(hào)處理(如偽影去除和實(shí)時(shí)處理)和范式設(shè)計(jì)(如超掃描)等方面的技術(shù)創(chuàng)新，聚焦于精神疾病的fNIRS出版物數(shù)量迅速增加[圖1(a)]。如圖1(b)所示，主流fNIRS文獻(xiàn)涵蓋了多種精神疾病，其中抑郁癥、癡呆、精神分裂癥、ASD和ADHD是最受關(guān)注的五種疾病。就區(qū)域分布來看，以中國(guó)和日本，美國(guó)和德國(guó)為代表的亞洲、美洲和歐洲地區(qū)為將fNIRS方法引入精神病學(xué)研究方面做出了重要貢獻(xiàn)[圖1(c)]。

關(guān)于fNIRS在精神病學(xué)研究中的作用，文獻(xiàn)的重點(diǎn)是確定各種類型的精神疾病患者與健康對(duì)照之間的差異，目的是表征可能成為疾病發(fā)病機(jī)制的神經(jīng)異常。例如，許多研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，精神分裂癥患者的額葉皮層激活異常和血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)減少，這表明這種精神疾病的額葉皮層存在異常。盡管不同的任務(wù)可能會(huì)誘發(fā)一系列條件特異性的異常額葉激活，但fNIRS在重度抑郁癥(MDD)和雙相情感障礙中也廣泛報(bào)道了異常的額葉激活模式。進(jìn)一步的研究還包括多個(gè)具有部分重疊表型的不同精神疾病患者群體，如MDD和雙相情感障礙、MDD和精神分裂癥，目的是在這些疾病中描繪疾病特異性的神經(jīng)生物標(biāo)志物。
除了聚焦于識(shí)別精神病患者相對(duì)于健康對(duì)照組的大腦差異外，其他fNIRS研究還側(cè)重于闡明特定疾病的發(fā)展軌跡。這些研究通常對(duì)阿爾茨海默癥(AD)等神經(jīng)退行性疾病的不同階段進(jìn)行橫斷面研究，重點(diǎn)是闡明疾病進(jìn)展的神經(jīng)生物標(biāo)志物(例如，AD的臨床前、輕度、中度階段)。其他研究分析了同一患者隊(duì)列的縱向變化，以確定可能有助于檢測(cè)癥狀嚴(yán)重程度的神經(jīng)影像學(xué)指標(biāo)。另一方面，本文還探討了腦血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的改變與干預(yù)后的治療結(jié)果之間的關(guān)系。大量證據(jù)表明，fNIRS測(cè)量的血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的縱向變化與MDD患者接受不同治療后的治療結(jié)局顯著相關(guān)?？傊@些研究支持了利用fNIRS評(píng)估與精神疾病相關(guān)的橫向和縱向神經(jīng)特征的可行性。
行為評(píng)定量表在評(píng)估精神分裂癥患者認(rèn)知行為癥狀的敏感性和特異性較低，評(píng)分者間差異較大。最近，新的證據(jù)表明，fNIRS衍生的神經(jīng)生物標(biāo)志物可作為評(píng)估精神疾病臨床試驗(yàn)中藥物或干預(yù)效果的中間指標(biāo)。一些研究應(yīng)用fNIRS來評(píng)估ADHD患者因哌醋甲酯(MPH)或嗅覺刺激引起的血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)模式。結(jié)果顯示，血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)可能與這些治療產(chǎn)生的神經(jīng)調(diào)節(jié)潛在相關(guān)。除了藥理作用外，fNIRS還被廣泛用于研究不同神經(jīng)調(diào)控和非藥物治療對(duì)抑郁癥和創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙患者的影響，例如經(jīng)顱磁刺激(TMS)，重復(fù)性經(jīng)顱磁刺激(rTMS)和經(jīng)顱電刺激(TES)。這些研究表明，改善精神癥狀的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)可以通過皮質(zhì)血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的變化來反映。

精神病學(xué)研究中的先進(jìn)fNIRS儀器和范式

fNIRS系統(tǒng)的移動(dòng)性和靈活性特別適用于涉及情感障礙、運(yùn)動(dòng)性不安和焦慮癥狀(例如ASD、ADHD和焦慮癥)患者的精神病學(xué)研究。然而，早期精神病學(xué)研究中使用的典型fNIRS系統(tǒng)存在方法學(xué)上的限制，阻礙了其在該領(lǐng)域中更為廣泛的應(yīng)用。這些限制包括較差的空間分辨率、低信噪比以及非便攜式結(jié)構(gòu)，如長(zhǎng)而重的探針組和大型控制單元。近十年來，fNIRS系統(tǒng)迅速向模塊化、無線和可穿戴設(shè)計(jì)方面發(fā)展，從而增加了精神病學(xué)應(yīng)用的潛在范圍。例如，開發(fā)了一種高度模塊化、可擴(kuò)展和可穿戴的漫反射光學(xué)斷層掃描(DOT)系統(tǒng)，這是一種具有增強(qiáng)空間分辨率的特殊類型的fNIRS設(shè)備，用于研究生態(tài)有效環(huán)境中與自然行為相關(guān)的大腦活動(dòng)[圖2(a)]。此外，還開發(fā)了一種可移動(dòng)和模塊化的混合設(shè)備(EEG+fNIRS)，以便同時(shí)記錄多模態(tài)生物信號(hào)。該設(shè)計(jì)為未來將多個(gè)神經(jīng)和生理傳感器集成在模塊化設(shè)計(jì)中的fNIRS系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)[圖2(b)]。近年來，模塊化和可穿戴式時(shí)域fNIRS系統(tǒng)也得到了發(fā)展。這些系統(tǒng)可以使用小型化激光驅(qū)動(dòng)器、定制集成電路和專用探測(cè)器構(gòu)建，從而在整個(gè)頭部實(shí)現(xiàn)密集的通道覆蓋[圖2(c)]。

研究人員充分利用fNIRS系統(tǒng)的高移動(dòng)性，在更不受約束和自然環(huán)境下研究了精神疾病的非典型腦動(dòng)力學(xué)。fNIRS最令人興奮的應(yīng)用之一是超掃描，該技術(shù)可以同時(shí)記錄兩個(gè)或多個(gè)參與者的大腦活動(dòng)，允許直接研究人際互動(dòng)過程中兩個(gè)或多個(gè)大腦之間的定量聯(lián)系[圖3(a)]。自2012年首次發(fā)表基于fNIRS的超掃描研究以來，這種方法已迅速應(yīng)用于研究健康群體(如師生和母子)、原發(fā)性或繼發(fā)性社會(huì)功能障礙患者(如ASD和抑郁癥)社交過程中的神經(jīng)動(dòng)力學(xué)。圖3(b)和圖3(c)是研究親子二人組腦間同步的典型范式。除了超掃描之外，fNIRS還用于精神病學(xué)研究，利用真實(shí)世界任務(wù)研究精神疾病患者的各種認(rèn)知行為特征。新的范式包括面孔識(shí)別、動(dòng)作模仿、目光接觸、語言流暢性、延遲工作記憶、對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)或資源匱乏地區(qū)的大腦發(fā)育進(jìn)行評(píng)估，以及實(shí)時(shí)神經(jīng)反饋(NF)。需要注意的是，fNIRS可以與其他生物行為測(cè)量方法(如眼動(dòng)追蹤設(shè)備)結(jié)合使用。如圖3(d)和3(e)所示，在自然對(duì)話期間對(duì)患有脆性X綜合征(FXS)的女孩同時(shí)進(jìn)行了fNIRS和眼動(dòng)追蹤記錄，以顯示與這種遺傳疾病相關(guān)的異常神經(jīng)反應(yīng)和眼睛注視模式。上述所有研究都強(qiáng)調(diào)了fNIRS在研究神經(jīng)精神和神經(jīng)發(fā)育障礙患者的認(rèn)知行為特征方面的靈活性。

FNIRS在精神病學(xué)研究中的未來

fNIRS儀器和多模態(tài)集成的發(fā)展

無線和可穿戴fNIRS系統(tǒng)的最新發(fā)展允許在精神病學(xué)研究中進(jìn)行更為廣泛的應(yīng)用。然而，將fNIRS應(yīng)用于精神疾病人群的未來研究需要考慮增強(qiáng)fNIRS儀器。具體而言，患有ASD、雙相情感障礙和ADHD等精神疾病的患者通常表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)性不安、焦慮或過度覺醒癥狀，在使用fNIRS時(shí)需要特別考慮這些情況。儀器設(shè)計(jì)中需要考慮的關(guān)鍵因素應(yīng)該包括：(1)舒適的光電觸點(diǎn)材料，(2)輕巧和低負(fù)擔(dān)的設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)測(cè)量體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)依從性，以及(3)先進(jìn)的信號(hào)處理算法和降噪能力，以在長(zhǎng)時(shí)間的真實(shí)世界研究中保持穩(wěn)健的系統(tǒng)性能。本研究預(yù)計(jì)這些挑戰(zhàn)將在未來幾年內(nèi)得到解決。特別是，高度可穿戴的fNIRS系統(tǒng)將受益于NIRS光源和傳感器的穩(wěn)步發(fā)展。大尺寸的激光光源正在被更便宜、更小、性能相當(dāng)和高靈活性的發(fā)光二極管光源所取代。與傳統(tǒng)的雪崩光電二極管和常規(guī)硅光電二極管相比，單光子雪崩二極管和硅光電倍增管傳感器具有更高的靈敏度，因此受到越來越多的關(guān)注。此外，與小型化、高性能電子器件相關(guān)的電路設(shè)計(jì)的優(yōu)化和偽影去除算法的成熟將進(jìn)一步增加系統(tǒng)的可移動(dòng)性，并拓展fNIRS在精神病學(xué)研究中的應(yīng)用場(chǎng)景。
同步多模態(tài)數(shù)據(jù)記錄，包括大腦、生理和行為信息，對(duì)于全面了解精神疾病變得越來越普遍和重要。例如，fNIRS和EEG的同步成像為研究大腦活動(dòng)提供了高分辨率的時(shí)空信息。已采用同步fNIRS和眼動(dòng)追蹤測(cè)量來研究具有ASD遺傳危險(xiǎn)因素(例如FXS)兒童的異常神經(jīng)反應(yīng)和相關(guān)眼動(dòng)情況。生理或輔助信號(hào)，如血壓、呼吸和頭部運(yùn)動(dòng)等，已被證明可以極大地改善fNIRS信號(hào)處理過程中生理干擾和運(yùn)動(dòng)偽影的濾除。鑒于這些技術(shù)和方法的進(jìn)步，未來fNIRS儀器在精神病學(xué)應(yīng)用方面的明確重點(diǎn)應(yīng)該是可穿戴的fNIRS系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以有效地與各種其他傳感器和模態(tài)集成，如EEG、眼動(dòng)追蹤設(shè)備、生理模塊(如心率和皮膚電導(dǎo)率)、加速度計(jì)和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備。本研究預(yù)期，高度便攜和多功能的fNIRS系統(tǒng)將為新的和高度創(chuàng)新的精神病學(xué)研究鋪平道路，特別是在現(xiàn)實(shí)世界領(lǐng)域。

基于fNIRS的閉環(huán)神經(jīng)反饋和治療

可穿戴fNIRS的移動(dòng)性允許研究與評(píng)估多領(lǐng)域認(rèn)知行為功能(如社交技能，解決問題和情緒處理)相關(guān)的神經(jīng)特征。然而，這些研究仍處于將fNIRS應(yīng)用于精神病學(xué)研究的早期階段，但毫無疑問，未來幾年將看到使用該技術(shù)的新方法。在這里，本文強(qiáng)調(diào)了fNIRS在NF實(shí)時(shí)訓(xùn)練和臨床干預(yù)中的潛在重要作用。NF是一種特殊的生物反饋形式，可為用戶提供有關(guān)其大腦活動(dòng)的實(shí)時(shí)反饋，從而使用戶能夠調(diào)節(jié)自己的大腦活動(dòng)，以改善潛在的目標(biāo)神經(jīng)認(rèn)知功能，例如精神癥狀。已有研究表明，認(rèn)知訓(xùn)練和基于fNIRS的NF聯(lián)合應(yīng)用可以在較短的訓(xùn)練時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)健康成人的執(zhí)行功能。例如，一項(xiàng)初步研究表明，與接受假NF訓(xùn)練的患者相比，基于fNIRS的NF訓(xùn)練增強(qiáng)了ASD兒童的治療效果。對(duì)于ADHD患者，多項(xiàng)研究表明，與其他治療方法(即EEG-NF、肌電反饋和藥物治療)相比，fNIRS-NF訓(xùn)練可減少ADHD癥狀。盡管這些方法都沒有被廣泛應(yīng)用于臨床護(hù)理和治療，但這些發(fā)現(xiàn)為未來開發(fā)基于fNIRS的NF方案治療精神疾病患者提供了一個(gè)潛在的路線圖。這種基于fNIRS的NF方案也可以使精神障礙患者在家中接受靈活和獨(dú)立的康復(fù)訓(xùn)練，以及與基于應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)癥狀監(jiān)測(cè)相結(jié)合。
除了用作計(jì)算NF訓(xùn)練的工具之外，未來的一個(gè)重要應(yīng)用是將fNIRS與神經(jīng)治療(例如神經(jīng)調(diào)控)集成在閉環(huán)干預(yù)設(shè)計(jì)中。近十年來，越來越多的研究利用fNIRS來探索精神病患者在神經(jīng)調(diào)控(包括TMS和TES)治療期間或之后的大腦反應(yīng)。隨著fNIRS移動(dòng)性的增加，這些研究促進(jìn)了一種新穎的、個(gè)性化的精神病治療多模態(tài)干預(yù)方法的發(fā)展。具體而言，fNIRS測(cè)量可以作為閉環(huán)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大腦反應(yīng)，并以動(dòng)態(tài)方式自適應(yīng)調(diào)整刺激參數(shù)(例如，強(qiáng)度和位置)或治療設(shè)置(例如，藥物遞送)，從而提高患者的治療結(jié)果。這種fNIRS引導(dǎo)的閉環(huán)干預(yù)系統(tǒng)可能特別適用于調(diào)節(jié)那些表現(xiàn)出重復(fù)、遞歸思維(例如反芻)或行為癥狀的精神障礙，例如在強(qiáng)迫癥和其他焦慮癥中觀察到的癥狀。
fNIRS在精神病學(xué)中的應(yīng)用前景廣闊，但在取得更多實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展并將其應(yīng)用于臨床之前，仍有一些挑戰(zhàn)需要解決。首先，基于fNIRS的NF和實(shí)時(shí)大腦活動(dòng)監(jiān)測(cè)都需要可靠和實(shí)時(shí)的信號(hào)處理來提供即時(shí)反饋。然而，由于血流動(dòng)力學(xué)響應(yīng)固有的長(zhǎng)時(shí)間延遲和低信噪比，大多數(shù)傳統(tǒng)的fNIRS分析主要依賴于離線分析和多次試驗(yàn)，這兩種方法在計(jì)算效率和技術(shù)上都不適合實(shí)時(shí)分析。未來的應(yīng)用還需要先進(jìn)的方法來實(shí)時(shí)消除信號(hào)偽影污染，以及單次試驗(yàn)信號(hào)處理。兩者都將增強(qiáng)實(shí)時(shí)大腦評(píng)估。此外，研究與特定任務(wù)或神經(jīng)治療相關(guān)的大腦動(dòng)力學(xué)的主流文獻(xiàn)側(cè)重于組水平的分析，而沒有考慮個(gè)體受試者的變化。為了實(shí)現(xiàn)個(gè)體化治療，關(guān)鍵是識(shí)別個(gè)體特異性的神經(jīng)生物標(biāo)志物和目標(biāo)感興趣腦區(qū)，以便準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)，從而有利于個(gè)體化治療方案的制定，從而提高個(gè)體化治療的效率。

fNIRS對(duì)精神疾病的診斷效果

fNIRS應(yīng)用于精神病學(xué)的另一個(gè)重要未來前景是診斷的精確性和識(shí)別有效的亞組。盡管fNIRS已被廣泛用于表征與各種精神疾病(現(xiàn)象定義的)相關(guān)的腦氧合變化，但其在篩查疾病特異性神經(jīng)生物學(xué)特征方面的有效性卻很少被探索，特別是關(guān)于fNIRS測(cè)量在解決精神疾病異質(zhì)性的敏感性和特異性方面。
診斷精神疾病的一個(gè)典型挑戰(zhàn)是，具有不同危險(xiǎn)因素和神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制的患者可能表現(xiàn)出相似的癥狀，從而導(dǎo)致在公認(rèn)的精神疾病診斷類別中存在異質(zhì)性。例如，F(xiàn)XS等廣泛的獨(dú)立遺傳影響會(huì)增加ASD的風(fēng)險(xiǎn)。盡管已知FXS具有明確的遺傳-生物學(xué)病因，但許多FXS患者也表現(xiàn)出與(非脆性X)ASD患者相似的認(rèn)知行為癥狀。因此，識(shí)別與精神疾病的不同神經(jīng)生物學(xué)風(fēng)險(xiǎn)因素唯一相關(guān)的基于fNIRS的生物標(biāo)志物變得越來越重要，從而提高測(cè)量對(duì)綜合征特異性干預(yù)反應(yīng)的可能性。為了解決這個(gè)問題，本文建議在未來的研究中，除了招募健康被試作為fNIRS研究的對(duì)照組外，還應(yīng)該招募癥狀相似但診斷不同的患者作為對(duì)照組，以闡明目標(biāo)疾病的精神生物標(biāo)志物。
fNIRS作為精神疾病診斷工具的另一個(gè)挑戰(zhàn)是，與fMRI相比，fNIRS的空間分辨率和穿透深度相對(duì)較差。這些局限性限制了fNIRS在檢測(cè)皮層或皮層下區(qū)域空間細(xì)微神經(jīng)特征方面的靈敏度，而這些神經(jīng)特征可能對(duì)疾病診斷(例如，焦慮或抑郁障礙)至關(guān)重要。有希望的是，高密度DOT系統(tǒng)已經(jīng)證明了fNIRS對(duì)大腦功能的精確映射，使其空間分辨率接近fMRI。然而，這種系統(tǒng)的額外減重和人體工程學(xué)問題仍然需要解決。本研究預(yù)計(jì)便攜式和無纖維高密度fNIRS設(shè)備，包括斷層掃描和拓?fù)湓O(shè)計(jì)，將在未來幾年得到開發(fā)和優(yōu)化，以滿足精神病學(xué)研究中對(duì)高空間映射的需求。研究人員也在努力解決淺層fNIRS信號(hào)的深度限制問題。一些研究表明，通過計(jì)算方法從皮層測(cè)量的fNIRS信號(hào)可用于推斷從與精神疾病的病理生理學(xué)密切相關(guān)的深部腦區(qū)測(cè)量的fMRI信號(hào)，例如島葉皮層，杏仁核和海馬體等。這些發(fā)現(xiàn)提供了間接但有前景的解決方案，以擴(kuò)展fNIRS的檢測(cè)能力，而不以成本效益和便攜性為代價(jià)。未來需要更多的研究來評(píng)估fNIRS信號(hào)對(duì)不同精神疾病患者皮層下神經(jīng)變化以及皮層-皮層下連接異常的敏感性。
多維疾病相關(guān)信息的整合也是提高fNIRS對(duì)精神疾病診斷效果的有效解決方案。如前所述，集成便攜式fNIRS和其他神經(jīng)成像技術(shù)、生理和行為測(cè)量(例如，EEG、眼動(dòng)追蹤和皮膚電導(dǎo))的多模態(tài)系統(tǒng)允許同時(shí)記錄精神疾病的大腦-生理-行為標(biāo)志物。本文期望該領(lǐng)域未來的研究將提出先進(jìn)的算法(很可能是基于機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù))，以融合這些多模態(tài)信息，從而實(shí)現(xiàn)更可靠地診斷、甚至早期預(yù)測(cè)精神疾病。

結(jié)論

fNIRS的移動(dòng)性、低成本以及對(duì)運(yùn)動(dòng)偽影不敏感，使其成為評(píng)估人腦活動(dòng)最具前景的工具之一。在精神病學(xué)領(lǐng)域，我們可以看到fNIRS在理解各種精神疾病的神經(jīng)機(jī)制方面的使用迅速增長(zhǎng)，并為完善這些疾病患者的治療提供了初步證據(jù)。然而，fNIRS在臨床和研究領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用仍然面臨著儀器和信號(hào)處理方面的重大挑戰(zhàn)。特別是，fNIRS系統(tǒng)的移動(dòng)性和魯棒性必須進(jìn)一步提高，同時(shí)提高空間分辨率和深度，以提高信號(hào)質(zhì)量和靈敏度。單次試驗(yàn)信號(hào)處理的新范式和新算法將有助于促進(jìn)實(shí)時(shí)fNIRS NF訓(xùn)練和臨床實(shí)踐干預(yù)的常規(guī)使用。多維信息(如EEG、眼動(dòng)追蹤和心率)和人工智能的集成對(duì)于實(shí)現(xiàn)對(duì)精神疾病患者的有效個(gè)性化監(jiān)測(cè)、診斷和治療至關(guān)重要。最后，所有這些改進(jìn)都應(yīng)在更大的臨床人群中通過標(biāo)準(zhǔn)化的范式方案和數(shù)據(jù)分析管道進(jìn)行驗(yàn)證，以確保fNIRS在精神病學(xué)中的臨床應(yīng)用具有足夠的可重復(fù)性和可靠性。
原文：Current opinions on the present and future use of functional near-infrared spectroscopy in psychiatry.DOI: 10.1117/1.NPh.10.1.013505

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