结合三种脑成像技术提高精确度 可能对人类神经科学产生 "深远影响"

"我们知道fMRI非常善于告诉我们大脑中哪里发生了事情，但是信号相当缓慢，"博士后研究员Matthew Moore说，他是这项研究的第一作者，这项研究在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的贝克曼高级科学技术研究所进行。"而当我们通过脑电图测量电活动时，它能很好地告诉我们大脑中什么时候发生了什么事情--但它无法精确定位大脑作用区域。"

第三种方法，称为事件相关光信号，提供了一种测量空间信息的方法，与fMRI相似，但与EEG一样，可以更准确地评估大脑反应的时间。Moore说，这有助于研究人员填补其他两种技术留下的空白。其结果是更清楚地了解当一个人从事认知任务并分心时 - 在这种情况下，被具有情感挑战性的信息所干扰时，大脑的不同部分是如何被激活并相互交流的。

当一个人看到或回应一个刺激时，功能磁共振成像捕捉到大脑中含氧血液流动的信号。这种信号对于确定哪些大脑结构被激活非常有用。

血液含氧量的变化发生在几秒钟的时间内，但大脑实际上在几百毫秒内就会做出反应。大脑活动和含氧量信号之间的这种滞后性意味着fMRI无法检测到快于几秒钟发生的变化。

"另一方面，EEG非常擅长告诉我们事情发生的时间，"Moore说。"但我们是从放置在头皮上的传感器收集的，我们得到的是活动的总和，所以实际上，我们在头皮的几厘米范围内模糊不清。"

第三种技术，EROS，是由新报告的两位合著者，即伊利诺伊大学的心理学教授莫妮卡·法比亚尼和加布里埃尔·格拉顿合作开发的。这种方法将近红外光照入大脑，并测量光的散射方式的变化，这是神经活动的反映。EROS提供了有关大脑反应的位置和时间的精确信息，但它只能穿透头皮下的几厘米，所以它不能像fMRI那样检测大脑深处发生的事件，研究人员说。

将这三种技术结合起来并不是一件容易的事。研究人员说，头皮上可供各种电极和传感器使用的空间有限，而且脑电图和EROS设备必须适合fMRI线圈，不能包含任何磁性金属。经过几年的时间，研究人员找到了一种方法，包括EROS贴片，可以与头皮上的EEG电极共享空间。他们测试了这三种技术的不同组合，以确定如何将它们交织在一起，以及如何解释通过不同渠道获得的信息。

为了研究当一个人试图专注于某项任务但被情绪信息分散注意力时大脑的表现，研究人员给研究参与者一个目标，即从一系列方块和其他图像中快速挑出圆形，这些图像的内容要么是情绪中立，要么是负面的。

成像结果显示，不同的大脑区域对这些刺激作出了快速反应。信号在前额叶和顶叶皮层部分的位置之间来回循环，这些脑区共同工作以保持注意力和处理分心。研究人员发现，这种切换发生在数百毫秒的时间尺度上。

研究负责人、伊利诺伊州研究情绪调节和认知的心理学教授弗洛林-多尔科斯说，从分心中切换注意力并回到任务上的能力与正常认知功能高度相关。

他说："有时，患有抑郁症或焦虑症的人无法从情绪干扰中切换出来并集中注意力，更好的成像研究将使我们更容易测试那些接受过特定情绪调节策略训练的人，看看这些策略是否有效。"