fNIRS nedir? Işıkla beyin etkinliği nasıl ölçülür?
Yakın kızılötesi ışık, HbO/HbR, optodlar ve hemodinamik yanıt: fNIRS ölçümünü ve fNIRS Türkiye araştırma seçeneklerini keşfedin.
fNIRS’in ölçtüğü sinyal
Fonksiyonel yakın kızılötesi spektroskopi (fNIRS), dokuya gönderilen yakın kızılötesi ışığın dedektöre ulaşan bölümünü ölçer. Oksijenli hemoglobin (HbO) ve oksijensiz hemoglobin (HbR) ışığı farklı dalga boylarında farklı miktarda soğurur. Sürekli dalga sistemlerinde ışık şiddeti değişiminden, model varsayımlarıyla göreli hemoglobin konsantrasyonu değişimleri tahmin edilir; doğrudan nöron ateşlemesi ölçülmez.
Optod ve kanal nedir?
Işık kaynağı ve dedektör optod olarak adlandırılır. Bir kaynak–dedektör çifti ölçüm kanalı oluşturur. Aralarındaki mesafe ve baş üzerindeki konum duyarlılığı etkiler. Saçın yoğunluğu, optik temas ve hareket ışık ölçümünü bozabilir. Kısa mesafeli kanallar yüzeysel dolaşımı değerlendirmeye yardımcı olabilir; yüzeysel etkilerin tamamını otomatik olarak ortadan kaldırmaz.
Ölçüm ve analiz adımları
Hemodinamik yanıt EEG yanıtından daha yavaş gelişir. Bu nedenle görev süresi, dinlenme aralıkları ve olay zamanlaması optik ölçüme uygun planlanmalıdır.
- Araştırma sorusunu ve hedef kortikal bölgeleri belirleyin.
- Optod konumlarını, mesafeleri ve kayıt geometrisini belgeleyin.
- Optik temas ve ham ışık şiddetini kontrol edin.
- Kayıtları olay işaretleri ve gerekiyorsa EEG ile senkronize edin.
- Işık şiddetinden optik yoğunluk değişimini hesaplayın.
- Hareket ve yüzeysel fizyoloji etkilerini değerlendirin; HbO/HbR dönüşümünü belgeleyin.
- Görev yanıtını uygun modelle analiz edin ve kalite ölçütlerini raporlayın.
fNIRS Türkiye projeleri için sistem seçimi
Bilişsel görevler, gelişimsel çalışmalar, motor araştırmalar ve EEG–fNIRS kayıtları farklı kapsama ve montajlara ihtiyaç duyar. fNIRS Türkiye seçenekleri değerlendirilirken kanal sayısından önce optod geometrisi, kısa mesafeli ölçüm, hareket koşulları ve senkronizasyon incelenir. g.tec fNIRS ve Gowerlabs LUMO seçeneklerinin teknik yapıları ayrı değerlendirilmelidir. Derin beyin yapılarının doğrudan görüntülenmesi veya fMRI ile aynı çıktı elde edilmesi beklenmemelidir.
Animasyonla keşfedin
Kaynak ve dedektör arasındaki ışık yolunu, kısa mesafeli kanalı ve hemodinamik yanıtı animasyonda inceleyin.
Kafatasının altında ne ölçülür?
EEG beynin elektriğini, fNIRS kanın oksijenini okur. İkisi aynı başlıkta, aynı uyarana, iki farklı zaman ölçeğinde yanıt verir. Görünümü değiştirin, şekildeki noktalara dokunarak her katmanın ve parçanın ne yaptığını görün.
Yakın kızılötesi ışık kafatasından geçer, korteksteki kan tarafından kısmen emilir; dedektöre geri dönen ışık ölçülür.
Neden iki dalga boyu?
Oksihemoglobin ile deoksihemoglobin yakın kızılötesi ışığı farklı emer: yaklaşık 800 nm'nin altında HbR, üstünde HbO daha güçlü emer. 760 nm ağırlıkla HbR'nin, 850 nm ağırlıkla HbO'nun değişimini taşır. İki dalga boyundaki ışık zayıflaması birlikte ölçülünce iki bilinmeyenli iki denklem çözülür ve iki hemoglobinin derişim değişimi ayrı ayrı bulunur.
Işık zayıflamasındaki değişim = (HbO'nun emilim katsayısı × HbO değişimi + HbR'nin emilim katsayısı × HbR değişimi) × kaynak-dedektör mesafesi × DPF
Değiştirilmiş Beer-Lambert yasası, her dalga boyu için bir kez. DPF (diferansiyel yol uzunluğu faktörü), saçılma yüzünden ışığın dokuda mesafeden kaç kat uzun yol aldığını hesaba katar.
Eğriler, yaygın kullanılan hemoglobin emilim tablolarından (S. Prahl) alınan yaklaşık değerlerle çizilmiştir.
