แนะนำการทำงานร่วมกันระหว่าง FNIRS และ EEG แบบ Multimodals ตอนที่ 1

อาจดูเหมือนเป็นการยากที่จะรวมเทคนิคใหม่เข้ากับการตั้งค่าการทดลองของคุณ และเพื่อสำรวจความเป็นไปได้ที่เทคนิคสองอย่างหรือมากกว่าเสนอร่วมกัน ด้วยบล็อกโพสต์ซีรีส์นี้ เรามุ่งมั่นที่จะอำนวยความสะดวกในกระบวนการนี้ให้กับคุณ ในหลายโพสต์ เราจะนำเสนอศักยภาพของการวิจัย fNIRS-EEG แบบผสมผสาน และแนะนำวิธีทำให้บรรลุผลได้อย่างง่ายดายด้วยผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้ของเรา

ประการแรก เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงว่าความก้าวหน้าล่าสุดในเทคนิคการสร้างภาพระบบประสาททำให้การตรวจสอบการทำงานของสมองง่ายขึ้นและง่ายขึ้น ถึงกระนั้น เทคนิคแต่ละอย่างเหล่านี้วัดกลไกทางสรีรวิทยาที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งทำงานในระดับเวลาและเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่มีวิธีใดเลยที่ให้ภาพที่สมบูรณ์ของพลวัตของสมอง

โชคดีที่เป็นไปได้ที่จะทำการบันทึกสัญญาณสมองพร้อมกันหลายรูปแบบ นั่นคือสามารถใช้หลายเทคโนโลยีพร้อมกันและรวมข้อมูลที่แต่ละเทคโนโลยีให้มา ชุดค่าผสมหนึ่งที่ได้รับความสนใจอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือ fNIRS+EEG

จุดเด่นของ fNIRS และ EEG เป็นเทคนิคการวัดสมอง

fNIRS เป็นเทคนิคที่ค่อนข้างใหม่ที่ใช้แสงอินฟราเรดใกล้เพื่อหาปริมาณการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นของออกซีและดีออกซีฮีโมโกลบินในสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง fNIRS สามารถวัดการตอบสนองของระบบไหลเวียนโลหิตที่เกิดขึ้นในสมองเมื่อบริเวณนั้นมีการเคลื่อนไหวมากขึ้นและต้องการพลังงานมากขึ้น การตอบสนองนี้ค่อนข้างช้า เกิดขึ้นหลังจากมีสิ่งกระตุ้น 5 ถึง 10 วินาที แต่สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นได้ง่ายด้วย fNIRS (ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ดี)

ในทางตรงกันข้าม EEG เป็นเทคนิคที่มีมานานกว่าศตวรรษ ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายมาหลายปีแล้วในการวัดการทำงานของสมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง EEG จับกิจกรรมทางไฟฟ้าของสมองในระดับมหภาค โดยวางอิเล็กโทรดไว้บนศีรษะ ตรงกันข้ามกับการตอบสนองของ hemodynamic กิจกรรมทางไฟฟ้าของสมองนั้นดำเนินไปอย่างรวดเร็วและสามารถวัดได้ในระดับมิลลิวินาที อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอิเล็กโทรดถูกวางไว้บนหนังศีรษะ การนำปริมาตรจึงมีบทบาทใน EEG และกิจกรรมจึงไม่สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นได้ง่ายนัก ดังนั้น EEG จึงมีความละเอียดทางโลกสูงกว่า แต่ความละเอียดเชิงพื้นที่ต่ำกว่า fNIRS

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น fNIRS และ EEG ให้ข้อมูลทางสรีรวิทยาที่แตกต่างกันเกี่ยวกับกิจกรรมของเปลือกสมอง ซึ่งหมายความว่าข้อมูลที่ได้รับจากทั้งสองเทคนิคสามารถเสริมซึ่งกันและกัน ดังนั้น เมื่อรวมกันแล้วทั้งสองเทคนิคจึงให้ภาพที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

นอกจากนี้ เทคโนโลยีทั้งสองยังไม่รุกราน เช่นเดียวกับราคาที่ค่อนข้างแพงและพกพาได้ (สวมใส่ได้) เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการสร้างภาพระบบประสาทอื่นๆ เช่น fMRI, PET, MEG… การรวม EEG-fNIRS mobility ยังช่วยให้มีการตั้งค่าการทดลองที่หลากหลายมากขึ้น รวมถึงการศึกษาที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น ด้วยเหตุผลเดียวกัน ชุดค่าผสมนี้จึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับประชากรหลากหลายกลุ่ม ตั้งแต่ผู้สูงอายุจนถึงเด็กแรกเกิด และผู้เข้าร่วมที่มีสุขภาพดีไปจนถึงผู้ป่วยที่มีภาวะทางการแพทย์ที่แตกต่างกัน

ความท้าทายของการรวม fNIRS และ EEG

นักวิจัยต้องเผชิญกับความท้าทายหลายอย่างเมื่อรวม fNIRS และ EEG

ประการแรก เนื่องจากโดยปกติแล้วจะใช้อุปกรณ์สองเครื่องที่แตกต่างกันในการรวบรวมข้อมูล จึงจำเป็นต้องมีขั้นตอนเพิ่มเติมเพื่อซิงโครไนซ์สตรีมข้อมูลทั้งสอง

ประการที่สอง เนื่องจากความแตกต่างอย่างมากระหว่างมาตราส่วนเวลาที่ fNIRS และ EEG ทำงาน จึงอาจเป็นเรื่องยากที่จะนึกถึงการออกแบบการทดลองที่เหมาะสมซึ่งใช้ได้ผลกับทั้งสองอย่าง

ประการที่สาม เทคโนโลยีทั้งสองใช้ประโยชน์จากหนังศีรษะเพื่อวางเซ็นเซอร์ (อิเล็กโทรดและออปโตด) ดังนั้น พื้นผิวที่มีอยู่สำหรับสิ่งนี้จึงต้องใช้ร่วมกันระหว่างทั้งสอง ลดจำนวนเซ็นเซอร์แต่ละประเภทที่สามารถใช้ได้ และทำให้จำนวนช่องการวัด EEG และ fNIRS ที่เป็นไปได้ลดลง

ประการสุดท้าย ออปโตด fNIRS มักจะมีชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งอาจรบกวนสัญญาณ EEG และเพิ่มสัญญาณรบกวนให้กับมัน

Source : Artinis 

อ่านบทความอื่นๆที่เกี่ยวข้อง

• ทฤษฎีของ NIRS: Near infrared Spectoscopy
• PortaDivers : จากแมวน้ำสู่ Free Diving เรียนรู้การหมดสติใต้น้ำ Blackout
• เริ่มต้นการใช้งาน Train.Red อุปกรณ์วัดปริมาณออกซิเจนในกล้ามเนื้อ