我們每天都用腦子思考，但人的大腦復(fù)雜，精妙，也十分神秘，因此我們對(duì)它的了解依舊很少。但這些年來腦成像技術(shù)的發(fā)展，讓研究人類大腦如何工作的科學(xué)家們，有了新進(jìn)展。

美國(guó)一家神經(jīng)技術(shù)新創(chuàng)公司 Kernel 的研究人員，開發(fā)了一種名為「Kernel Flow」的可穿戴設(shè)備，這個(gè)形似頭盔的設(shè)備，采用 TD-fNIRS （時(shí)域功能性近紅外光譜）技術(shù)，可通過記錄局部血氧變化來測(cè)量大腦活動(dòng)。

圖片來自：Kernel

大多數(shù)非侵入式大腦掃描系統(tǒng)采用的是 fNIRS (連續(xù)波近紅外光譜成像)技術(shù)，使用近紅外光譜中的光來測(cè)量大腦循環(huán)血液中血紅蛋白對(duì)光吸收的變化。TD-fNIR 被認(rèn)為是無創(chuàng)光學(xué)腦成像設(shè)備的黃金標(biāo)準(zhǔn)，也不是一項(xiàng)新技術(shù)，但高成本，復(fù)雜性，大尺寸，采樣頻率不高等問題，限制了它的應(yīng)用。

圖片來自：Kernel

Kernel Flow 由 52 個(gè)模塊組成，模塊分布的四個(gè)區(qū)域，可覆蓋額葉、頂葉、顳葉和枕葉皮質(zhì)。每個(gè)模塊都包含探測(cè)器與激光源，光源可發(fā)射 690nm 與 850nm 兩種不同波長(zhǎng)的激光，并通過頭皮到達(dá)大腦。

圖片來自：Kernel

激光源周圍有六個(gè)六角形排列的探測(cè)器，每個(gè)探測(cè)器與光源的距離為 10 mm。探測(cè)器會(huì)拾取反射光，記錄光子到達(dá)時(shí)間，每秒大約可探測(cè)超過十億個(gè)光子。

探測(cè)器會(huì)將檢測(cè)到的光子到達(dá)時(shí)間以200 Hz 的采樣率記錄為直方圖，整個(gè)系統(tǒng)的采樣頻率為 7.1 Hz。這些專為高光子計(jì)數(shù)率而設(shè)計(jì)的探測(cè)器，針對(duì)漫射光學(xué)斷層掃描的 ToF 測(cè)量進(jìn)行了優(yōu)化，處理速度超過 1 × 10 的 9 次方/秒。

圖片來自：SPIE.DIGITALLIBRARY

在 Kernel 進(jìn)行的神經(jīng)科學(xué)測(cè)試中，參與的兩名志愿者在手指敲擊任務(wù)期間，運(yùn)動(dòng)皮層上的通道有明顯的血流動(dòng)力學(xué)變化。此外，Kernel Flow 的 TD-fNIR 系統(tǒng)，還借助高采樣率在其中一名志愿者額頭上的通道識(shí)別出了心跳的振蕩。

志愿者的測(cè)試數(shù)據(jù)，圖片來自：SPIE.DIGITALLIBRARY

除了這些測(cè)試，Kernel 還計(jì)劃使用 Flow 進(jìn)行多項(xiàng)目標(biāo)不同的研究。比如通過大腦圖像來了解情緒、氯胺酮等迷幻藥物的副作用、注意力持續(xù)時(shí)間等研究。

不過，Kernel 的研究人員表示，這項(xiàng)技術(shù)目前還有一定的局限性，比如頭發(fā)質(zhì)地和皮膚類型會(huì)影響大腦成像的結(jié)果。

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但目前這個(gè)僅重 2.2 公斤，由小型激光驅(qū)動(dòng)器、定制集成電路和專用檢測(cè)器構(gòu)建的設(shè)備，性能已經(jīng)與臺(tái)式系統(tǒng)類似。雖然商業(yè)化的可行性還有待提高，但不久之后，我們或許就能像測(cè)試心率那樣測(cè)量大腦功能。

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