近红外脑成像（Near-Infrared Spectroscopy, NIRS）是一种非侵入性的神经影像技术，通过测量头皮上的近红外光反射特性，研究大脑活动和血液氧合水平的变化。下面将详细介绍近红外脑成像的原理、应用和优势。 一、原理
近红外脑成像利用近红外光在组织中的透射和散射特性来测量脑组织的血液含氧量和血流量变化，从而间接反映大脑的活动情况。
光照射：近红外脑成像使用波长在700-1000纳米之间的光源，通常是激光或LED。光线经过头皮组织照射到大脑皮层表面。
光散射和吸收：在头皮、脑组织和血液中，光线会发生散射和吸收。脑组织中的血红蛋白和氧合血红蛋白对不同波长的近红外光具有不同的吸收特性。
光传递：部分经过头皮和脑组织散射的光线会传递到头皮另一侧，并被放置在相应位置的探测器接收。
数据处理：通过测量入射光和透射光的强度差异，结合经验公式和数据处理算法，可以计算出脑部不同区域的血液含氧量和血流量变化。
二、应用
近红外脑成像在医学和神经科学研究中有广泛的应用。
脑功能研究：近红外脑成像可以用于研究大脑的功能活动。通过测量血氧变化可以推断大脑的氧合和脱氧血红蛋白的比例，从而间接反映脑区的神经活动。常见的应用包括语言、记忆、注意力和情绪等功能研究。
脑发育和婴儿研究：由于近红外光的非侵入性和较低的限制条件，近红外脑成像被广泛用于婴儿和幼儿脑发育研究。它可以帮助了解新生儿大脑的功能连接和发育过程。
脑损伤和疾病：近红外脑成像可用于研究脑损伤和神经系统疾病，如中风、脑血管疾病、脑退化性疾病等。通过测量局部血液氧合水平的改变，可以评估病变区域的功能状态。
脑机接口和康复研究：近红外脑成像可以与脑机接口技术结合，实现从大脑信号到外部设备的控制。同时，它在康复研究中也具有潜力，可用于评估康复过程中脑功能的恢复情况。
三、优势
相比其他神经影像技术，近红外脑成像具有以下优势：
非侵入性：近红外脑成像无需插入电极或注射对比剂，不会对受试者产生任何物理刺激或副作用，适用于各个年龄段的人群。
便携性：近红外脑成像设备体积小、便于携带，可以在较自然的环境中进行研究，如婴儿房间、床边等。
高时间分辨率：相比功能磁共振成像（fMRI），近红外脑成像能够提供更高的时间分辨率，可以捕捉到更快速的神经活动变化。
可重复性：近红外脑成像的测量结果具有较好的重复性和稳定性，对多次测量和长时间观察具有可行性。
总之，近红外脑成像是一种非侵入性的神经影像技术，通过测量头皮上的近红外光反射特性，间接反映大脑的活动情况。它广泛应用于脑功能研究、脑发育和婴儿研究、脑损伤和疾病的评估以及脑机接口和康复研究等领域。相较于其他神经影像技术，近红外脑成像具有非侵入性、便携性、高时间分辨率和可重复性等优势。
