LABNIRS – це передова система функціональної ближньої інфрачервоної спектроскопії, розроблена компанією Shimadzu для наукових досліджень. Система представляє новий етап у розвитку оптичної візуалізації функцій мозку, пропонуючи розширені можливості для глибшого розуміння роботи людського мозку. Використовуючи найновіші наукові досягнення та технології, LABNIRS робить значний внесок у розвиток нейронаук, надаючи дослідникам потужний інструмент для вивчення церебральних функцій.
LABNIRS
Функціональна система ближньої інфрачервоної спектроскопії (fNIRS)
Принцип роботи
Функціональна система ближньої інфрачервоної спектроскопії LABNIRS вимірює активність мозку за допомогою інфрачервоного світла, що проникає через біологічні тканини. Вона використовує три довжини хвилі лазера для точного визначення змін концентрації оксигенованого та дезоксигенованого гемоглобіну.
Світло проходить через шкіру і кістки до кори мозку, де частково поглинається, розсіюється та реєструється фотоелектронними помножувачами. Завдяки цьому система має високу чутливість і швидкість вибірки 6 мс, що дозволяє фіксувати нейронні реакції майже в реальному часі.
LABNIRS підтримує до 40 комплектів волокон, створюючи 142 вимірювальні канали. Просторова роздільна здатність удвічі вища для точнішого аналізу активності мозку. Гнучке розміщення волокон дає змогу ефективно покривати зони інтересу.
Також система підтримує одночасні вимірювання NIRS та ЕЕГ, що дозволяє співвідносити електричні процеси з гемодинамічними змінами.
Дослідницькі застосування
LABNIRS забезпечує вимірювання мозкової активності в умовах руху, що робить його ефективним інструментом для реабілітаційних, неврологічних, психіатричних та когнітивних досліджень.
- Реабілітація та нейронаука
Дозволяє аналізувати активність мозку під час фізичних вправ, що корисно для відновлення після інсульту та неврологічних порушень. Використовується в логопедичній та ерготерапії для покращення мовленнєвих і рухових функцій. - Неврологія та психіатрія
Застосовується для вивчення психічних розладів (депресії, шизофренії), прогнозування ефективності ліків та моніторингу терапевтичних результатів. - Функції мозку новонароджених
Безпечний метод оцінки розвитку сенсорних функцій немовлят, включаючи аналіз дотику, слуху та зору. - Робототехніка та інженерія
Підтримує вимірювання NIRS і ЕЕГ у реальному часі, дозволяючи аналізувати рухи та їх зв’язок із мозковою активністю. Використовується в розробці інтерфейсів мозок-машина (BMI) для керування пристроями через сигнали мозку. - Когнітивна психологія та освіта
Можливість проведення вимірювань на кількох об’єктах одночасно, що дозволяє досліджувати когнітивні процеси в лабораторних умовах. Аналіз взаємозв’язку між рухами очей і мозковою активністю допомагає вивчати увагу та прийняття рішень. - Емоційні дослідження (Kansei)
Оцінка впливу продуктів і дизайну на мозкову активність, що допомагає зрозуміти емоційний і психологічний відгук користувачів.
Масштабованість, адаптивність та легке управління
Система LABNIRS створена для максимально простого та швидкого налаштування, що робить її доступною навіть для дослідників без глибокої технічної підготовки.
- Інтуїтивно зрозумілий графічний інтерфейс – дозволяє швидко змінювати ключові параметри вимірювань без складних конфігурацій.
- Автоматизовані функції аналізу – підтримка статистичної обробки даних за допомогою загальної лінійної моделі (GLM), пакетної обробки результатів та фільтрації шумів для підвищення точності досліджень.
- Гнучкість у налаштуваннях – можливість адаптації до різних типів експериментів, від лабораторних когнітивних тестів до досліджень у природних умовах.
LABNIRS дозволяє розширювати можливості системи відповідно до потреб дослідника.
- Гнучке розширення кількості вимірювальних каналів – можна почати з базової конфігурації та поступово нарощувати потужність системи.
- Різні варіанти розташування оптичних волокон – дозволяють адаптувати систему для дослідження конкретних ділянок мозку.
- Стабільність вимірювань у русі – спеціально розроблені тримачі дозволяють фіксувати датчики на голові піддослідного навіть під час ходьби, бігу чи виконання складних рухових завдань.
Розширені можливості та додаткові опції
LABNIRS підтримує широкий спектр додаткових можливостей:
- Система відеозапису – синхронізована фіксація рухів для аналізу зв’язку з мозковою активністю.
- Одночасне вимірювання ЕЕГ – інтеграція з ЕЕГ для комбінованого аналізу електричної активності та кровообігу мозку.
- Система презентації стимулів – подача візуальних та аудіальних стимулів для дослідження нейронних реакцій у реальному часі.
- Злиття з МРТ-даними – програмне забезпечення для комбінування даних fNIRS і МРТ для точнішого 3D-аналізу.
- Передача даних у реальному часі – безперервний моніторинг і адаптація експерименту.
- 3D система вимірювання позицій – точна реєстрація позицій оптичних волокон для підвищення точності результатів.
- Розширення оптичних волокон – можливість додавання волокон для більшого покриття мозку та гнучкості налаштувань.
Тримачі та волокна
Тримачі та волокна відіграють ключову роль у проведенні точних оптичних вимірювань та забезпеченні стабільного контакту з поверхнею об’єкта дослідження. У цій підтемі розглянемо їхні особливості та варіації.
- Види волокон
Волокна використовуються для передачі світла в систему оптичного вимірювання. Вони бувають різних форм, що впливає на якість та точність отриманих даних:
- L-подібне волокно – зручне для роботи в обмежених просторах та кутових вимірювань.
- Волокно прямого типу – забезпечує пряме передавання світла без відхилень.
- Гнучкі розміщення волокон
Гнучкість розміщення волокон дозволяє адаптувати систему до потреб конкретного дослідження:
- Розташування в одній площині – використовується для вимірювання з обмеженою зоною покриття.
- Розміщення в трьох площинах – забезпечує розширену область покриття.
- Комбіновані розташування – дозволяють проводити вимірювання на декількох ділянках одночасно.
- Тримачі для волокон
Тримачі допомагають стабільно фіксувати волокна на поверхні для зменшення артефактів під час вимірювання:
- Тримачі для лобових волокон – використовуються для досліджень у ділянці чола.
- Тримачі паралельного волокна – забезпечують рівномірне розташування волокон на поверхні.
- Тримачі скерованого волокна – допомагають спрямовувати світло у заданий напрямок.
- Тримачі охоплювача – можуть покривати всю голову для масштабних вимірювань.
- Тримачі для одночасного вимірювання EEG – використовуються для паралельного аналізу електричної активності мозку.
*1 Запатентовано в Японії 04254420
*2 Підтримує вимірювання високої щільності на короткій відстані
*3 Ексклюзивне використання набору волокон для вимірювання немовлят