LABNIRS – это передовая система функциональной ближней инфракрасной спектроскопии, разработанная компанией Shimadzu для научных исследований. Система представляет новый этап в развитии оптической визуализации функций мозга, предлагая расширенные возможности для более глубокого понимания работы человеческого мозга. Используя новейшие научные достижения и технологии, LABNIRS вносит значительный вклад в развитие нейронаук, предоставляя исследователям мощный инструмент для изучения церебральных функций.
LABNIRS
Функциональная система ближней инфракрасной спектроскопии (fNIRS)
Принцип работы
Функциональная система ближней инфракрасной спектроскопии LABNIRS измеряет активность мозга с помощью инфракрасного света, проникающего через биологические ткани. Она использует три длины волны лазера для точного определения изменений концентрации оксигенированного и дезоксигенированного гемоглобина.
Свет проходит через кожу и кости коры мозга, где частично поглощается, рассеивается и регистрируется фотоэлектронными умножителями. Благодаря этому система обладает высокой чувствительностью и скоростью выборки 6 мс, что позволяет фиксировать нейронные реакции почти в реальном времени.
LABNIRS поддерживает до 40 комплектов волокон, создавая 142 измерительных канала. Пространственное разрешение вдвое выше для более точного анализа активности мозга. Гибкое размещение волокон позволяет эффективно покрывать зоны интереса.
Система также поддерживает одновременные измерения NIRS и ЭЭГ, что позволяет соотносить электрические процессы с гемодинамическими изменениями.
Исследовательские применения
LABNIRS обеспечивает измерение мозговой активности в условиях движения, что делает его эффективным инструментом реабилитационных, неврологических, психиатрических и когнитивных исследований.
- Реабилитация и нейронаука
Позволяет анализировать активность мозга во время упражнений, что полезно для восстановления после инсульта и неврологических нарушений. Используется в логопедической и эрготерапии для улучшения речевых и двигательных функций. - Неврология и психиатрия
Применяется для изучения психических расстройств (депрессии, шизофрении), прогнозирования эффективности лекарства и мониторинга терапевтических результатов. - Функции мозга новорожденных
Безопасный метод оценки развития сенсорных функций новорожденных, включая анализ прикосновения, слуха и зрения. - Робототехника и инженерия
Поддерживает измерение NIRS и ЭЭГ в реальном времени, позволяя анализировать движения и их связь с мозговой активностью. Используется в разработке интерфейсов мозг-машина (BMI) для управления устройствами через сигналы мозга. - Когнитивная психология и образование
Возможность проведения измерений на нескольких объектах одновременно позволяет исследовать когнитивные процессы в лабораторных условиях. Анализ взаимосвязи между глазными движениями и мозговой активностью помогает изучать внимание и принятие решений. - Эмоциональные исследования (Kansei)
Оценка влияния продуктов и дизайна на мозговую активность, что помогает понять эмоциональный и психологический отзыв пользователей.
Масштабируемость, адаптивность и легкое управление
Система LABNIRS создана для максимально простой и быстрой настройки, что делает ее доступной даже исследователям без глубокой технической подготовки.
- Интуитивно понятный графический интерфейс – позволяет быстро изменять ключевые параметры измерений без сложных конфигураций.
- Автоматизированные функции анализа – поддержка статистической обработки данных с помощью общей линейной модели (GLM), пакетной обработки результатов и фильтрации шумов для повышения точности исследований.
- Гибкость в настройках – возможность адаптации к разным типам экспериментов, от лабораторных когнитивных тестов до исследований в естественных условиях.
LABNIRS позволяет расширять возможности системы в соответствии с потребностями исследователя.
- Гибкое расширение количества измерительных каналов – можно начать с базовой конфигурации и постепенно наращивать мощность системы.
- Различные варианты расположения оптических волокон – позволяют адаптировать систему для исследования конкретных участков мозга.
- Стабильность измерений в движении – специально разработанные держатели позволяют фиксировать датчики на голове испытуемого даже во время ходьбы, бега или выполнения сложных двигательных задач.
Расширенные возможности и дополнительные опции
LABNIRS поддерживает широкий спектр дополнительных возможностей:
- Система видеозаписи – синхронизированная фиксация движений для анализа связи с мозговой активностью.
- Одновременное измерение ЭЭГ — интеграция с ЭЭГ для комбинированного анализа электрической активности и кровообращения мозга.
- Система презентации стимулов – представление визуальных и аудиальных стимулов для исследования нейронных реакций в реальном времени.
- Слияние с МРТ-данными – программное обеспечение для комбинирования данных fNIRS и МРТ для более точного 3D-анализа.
- Передача данных в реальном времени – непрерывный мониторинг и адаптация эксперимента.
- 3D система измерения позиций – точная регистрация позиций оптических волокон для повышения точности результатов.
- Расширение оптических волокон – возможность добавления волокон для большего покрытия мозга и гибкости настроек.
Держатели и волокна
Держатели и волокна играют ключевую роль в проведении точных оптических измерений и обеспечении устойчивого контакта с поверхностью объекта исследования. В этой теме рассмотрим их особенности и вариации.
- Виды волокон
Волокна используются для передачи света в систему оптического измерения. Они бывают разных форм, что влияет на качество и точность полученных данных:
- L-образное волокно – удобно для работы в ограниченных пространствах и угловых измерений.
- Волокно прямого типа – обеспечивает прямую передачу света без отклонений.
- Гибкое размещение волокон
Гибкость размещения волокон позволяет адаптировать систему к потребностям конкретного исследования:
- Расположение в одной плоскости – используется для измерения с ограниченной зоной покрытия.
- Размещение в трех плоскостях – обеспечивает расширенную область покрытия.
- Комбинированные расположения – позволяют проводить измерения на нескольких участках одновременно.
- Держатели для волокон
Держатели помогают стабильно фиксировать волокна на поверхности для уменьшения артефактов(нежелательных сигналов) при измерении:
- Держатели для лобовых волокон – используются для исследований в области лба.
- Держатели параллельного волокна – обеспечивают равномерное расположение волокон на поверхности.
- Держатели направленного волокна – помогают направлять свет в заданное направление.
- Держатели охватывателя – могут покрывать всю голову для масштабных измерений.
- Держатели для одновременного измерения EEG – используются для параллельного анализа электрической активности мозга.
*1 Запатентовано в Японии 04254420
*2 Поддерживает измерение высокой плотности на коротком расстоянии
*3 Эксклюзивное использование набора волокон для измерения младенцев