如今，无论是脑机接口（BCI）还是人工智能（AI）归根结底，都离不开脑科学。实际上，BCI和AI能始于脑科学，同时也受限于脑科学的发展。因此，对于人脑的研究显得至关重要。近日，英国科学家和工程师团队展示了一种对婴幼儿大脑进行成像的新技术。这一突破希望能让研究人员在不需要昂贵的核磁共振成像设备的情况下，利用新的方法来研究自然环境中的婴儿大脑活动。

用传统的神经影像学方法研究清醒婴儿的大脑皮质活动是一项极具挑战性的工作。这是因为，婴儿通常非常活跃，由于他们一直移动，且很容易分心，而核磁共振成像这样的技术对运动非常敏感，其要求受试者必须完全保持静止，这对清醒的婴儿来说几乎是不可能的。

为了应对这一挑战，功能性红外光谱（fNIRS）在发育神经科学中越来越普遍，但其在分辨率、空间特异性和工效学等方面都具有很大的局限性。在成年人中，近来的高密度近红外光源和检测器阵列与典型的fNIRS技术相比，在空间分辨率和特异性方面已有显着提高。然而,大多数现有的fNIRS设备只允许获得约20-100个稀疏分布的fNIRS信道，增加光电二极管的数量带来了重大的机械挑战，尤其是对于婴儿应用。而在此次研究中，新一代可穿戴、模块化、高密度漫反射光学层析成像(HD-DOT)技术则克服了传统的、基于光纤和低密度fNIRS测量的局限性。在这项新技术发展的推动下，研究人员利用可穿戴HD-DOT进行了第一项婴儿大脑研究。

研究中使用了成熟的刺激范式，并将这种新的成像技术与帽子设计和空间配准方面的先进技术结合起来，通过实验也表明是有可能获得对婴儿大脑高质量的功能性图像。其中，可穿戴HD-DOT系统被称为LUMO，测试的原型来自UCL的衍生公司Gowerlabs。帽上的每个六边形包含三个LED光源和四个传感器。近红外光是用于检测大脑氧合的变化，这些氧合变化显示了大脑中正忙于处理信息的区域，这意味着研究小组第一次能够在核磁共振扫描仪之外创建婴儿大脑活动的高质量三维图像。通过这些变化，研究人员可以有效地绘制出婴儿大脑哪些部位正在积极工作的实时地图。此外，此研究的数据保留率还表明了，婴儿群体对这种新一代可穿戴技术的耐受性很好。

这种新式的可穿戴技术为各个领域的研究人员更多地了解健康婴儿大脑的发育情况提供了技术途径，不仅是人工智能的脑科学研究，更对关于脑类疾病建立疾病诊断、监测和最终治疗提供了新的方法。这项新研究发表在《NeuroImage》杂志上。

撰稿人：钟泳诗