《基於血氧代謝信號的神經反饋：關鍵理論與技術研究》是依託北京師範大學，由朱朝喆擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於血氧代謝信號的神經反饋：關鍵理論與技術研究
- 依託單位：北京師範大學
- 項目負責人：朱朝喆
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
血氧代謝腦成像技術與神經反饋理論結合為人類提供了一面“鏡子”，使人們能夠細緻地“看到”自己當下的神經活動，從而使靶向性的神經活動自主調節成為可能，進而獲得認知功能的提升或康復。本項目將在單腦與雙腦兩個層次開展：1、靶腦區遷移計算模型；2、自適應神經解碼；3、腦間連線實時計算模型和4、雙腦神經解碼等關鍵理論與技術研究；在此基礎上形成具有自主智慧財產權的“單腦”和“雙腦”神經反饋原型系統。開展面向情緒調節能力改善的單腦神經反饋、面向合作行為能力提高的雙腦神經反饋套用研究，為情緒與社交障礙的干預奠定方法基礎。項目創新之處在於，充分利用fMRI 和fNIRS 的各自優勢，突破“靶腦區遷移”關鍵技術，解決深部核團長時間神經反饋訓練難題；國際上首次提出了“自適應神經解碼反饋“與“雙腦耦合神經反饋”概念並建立相應計算模型，實現從靜態神經解碼到動態神經解碼、從單腦神經反饋到雙腦神經反饋的跨越。
結題摘要
神經反饋作為一種內源性神經調控技術，受到基礎與臨床神經科學關注。近紅外腦成像（fNIRS）神經反饋具有低成本、高生態效度優勢。但目前fNIRS神經反饋調控僅限於探頭附近的大腦皮層表面區域。而像抑鬱症等常見腦功能障礙均為腦網路整體異常所致，且往往涉及深部核團（如杏仁核、扣帶回等），這極大限制了fNIRS神經反饋適用套用。本項目以腦網路靶向為目標，建立了（腦顱骨空間S、皮層空間C、深部腦空間B）三層靶腦區遷移模型，並得到了回顧性與前瞻性實驗結果的支持。這一原創成果實現了fNIRS神經反饋原理上的突破，為各種腦功能障礙提供了新的干預手段。相關成果如下：1、首創人類腦顱骨曲面標準坐標系統，實現顱骨位置參數的定量化；2、建立大樣本、高精度機率顱-腦空間映射關係，獲得中國成年人群顱腦映射變異度指標，為建立基於先驗信息的靶腦區遷移模型提供解剖數據支持；3、建立了一類全新的腦圖譜（經顱腦圖譜）；4、以腦網路為靶，建立了三層空間相繼融合的靶腦區遷移計算模型，並得到了回顧性與前瞻性實驗結果的支持。此外，在自適應解碼方向，開展了情緒解碼不穩定性研究，並提出了基於高斯混合模型的自適應解碼算法。在雙腦互動與解碼方面建立了雙人互動行為的“一體化”計算模型，基於ICA的腦間連線計算方法，並從鏡像神經系統的角度探索了互動行為與腦間連線的關聯性，為雙腦神經解碼與調控奠定基礎。 在SCIENCE 子刊（SCIENCE ADVANCES）、Neuroimage、IEEE Transactions等國際期刊發表本項目資助論文20篇（含接收2篇）；受中國科學技術出版社邀請撰寫國際上首部“近紅外光譜腦功能成像”論著（書稿已提交出版社）；申請美國發明專利2項、申請中國國家發明專利2項、授權中國國家發明專利1項；建立神經解碼與神經反饋相關原型系統3套；全球免費開放近紅外腦功能成像數據分析軟體一套（NIRS-KIT）；培養研究生22名（畢業10名，在讀12名），連續五年主辦全國近紅外光譜腦功能成像學術會議；項目組與美國NIH終身高級研究員、 NIDA磁共振成像與頻譜部主任Y.H. Yang 教授合作完成文章兩篇（含投稿一篇）；神經反饋平台在國內多家科研單位（西南大學、電子科技大學、北醫六院、天壇醫院、西安電子科技大學等）推廣使用。
