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Frontiers in Neuroscience(4.677)
大脑皮层对不同轨迹下的阻力和非阻力运动的反应：功能性近红外光谱研究
参与者在任务中的注意力与任务的复杂性高度相关，从而直接影响锻炼的效果。普通的机械单次运动不能达到预期的康复效果，适当的阻力运动可以为不同群体提供良好的功能恢复和生理上的益处。然而，一些研究表明，无论是人类还是非人类灵长类，在阻力运动过程中，皮层内抑制中间神经元都发生了变化。虽然长期阻力训练可以改变肌肉形态，改善肌肉运动协同功能，但短期阻力训练产生的作用主要是因为神经适应过程。但很少有研究探索阻力运动时大脑皮层的具体反应。本研究重点考察了运动皮层和一些认知区域，主要包括顶叶和额叶，旨在探讨不同运动模式下大脑运动皮层的反应。
本研究共30名健康成人(12名女性，平均年龄为23.9±0.9岁)在四种轨迹(T1：左右直线运动；T2：前后直线运动；T3：顺时针和逆时针画圆运动；T4：顺时针和逆时针“米”字运动)下进行阻力和非阻力训练。每个动作包括一组由30s任务和30s休息组成的周期性动作。采用功能近红外光谱(fNIRS)测量脑血流动力学。选取初级躯体感觉皮层(S1)、辅助运动区(SMA)、前运动区(PMA)、初级运动皮层(M1)和背外侧前额叶皮层(DLPFC)为感兴趣区域 (ROI)，应用激活图和对称热图来评估大脑皮层对不同运动模式的反应。
研究结果发现，每个参与者在阻力运动期间大脑皮层的激活显著增加。具体来说，S1、SMA、PMA和M1在非阻力运动和阻力运动中都有明显的激活。与非阻力运动相比，阻力运动在大脑皮层引起了明显的反应。阻力运动中任务态和静息态的区分更为明显。这表明大脑运动皮层对不同运动模式的反应不同于神经生理水平。
原文：Response of the Cerebral Cortex to Resistance and Non-resistance Exercise Under Different Trajectories: A Functional Near-Infrared Spectroscopy Study.
doi: 10.3389/fnins.2021.685920
Frontiers in Psychiatry(4.157)
非临床样本中听觉言语幻觉的监测过程及其神经元相关性
听觉言语幻觉(AVH)是精神病的典型症状，60-80%的精神分裂症患者受其影响。AVH通常被定义为没有外部刺激的听觉感知。一种解释AVH产生机制的有影响力的认知模型描述了内部言语监控的缺陷，导致将内在产生的想法和图像误认为外部产生的事件。(内部言语使我们能够通过形成一种能听能说的形象来与自己交流，而不发出声音)
本研究采用内部言语范式，同时使用功能近红外光谱(fNIRS)和功能磁共振成像(fMRI)进行测量，以复制早期研究中所报告的健康参与者内部言语和听觉语言表象(AVI)的神经相关结果，并为fNIRS测量提供了该范式的首次验证。共20名健康参与者参加了本次实验，要求他们用自己的声音(内心语言)生成并默念第一人称和第二人称句子，并用不同的陌生人声音(AVI)想象相同的句子。此外，研究者还使用问卷来评估听觉幻觉的易感性和分裂特征，以研究其与内部言语和监控过程相关的激活模式的联系。
研究结果表明，fNIRS和fMRI两种方法在关键大脑区域都表现出一致的激活，这些大脑区域之前被证明与监测过程有关，这表明该范式似乎仅使用fNIRS技术也是适用的。此外，内部言语和监控过程中激活的大脑区域与早期研究中的区域相似。激活更多地依赖于句子形式而不是成像条件，而且与第二人称句子相关的大脑区域更为活跃。此外，问卷得分与中央前回和运动前皮层激活之间的负相关表明分裂特征与激活模式缺陷之间存在关系。
原文：Monitoring Processes and Their Neuronal Correlates as the Basis of Auditory Verbal Hallucinations in a Non-clinical Sample.
doi: 10.3389/fpsyt.2021.644052
Biomedical Optics Express(3.732)
基于fNIRS的BCI，感觉运动皮层中最有利的刺激持续时间
脑机接口(BCI)是一种编码/解码设备，充当大脑和外界设备之间的桥梁，并由大脑引导来直接确定某些外部活动。BCI也被称为脑机接口，或思维-机器接口，甚至直接的神经接口。脑机接口(BCI)的主要目标之一是在尽可能短的时间内获得更高的分类精度。本研究提出了基于功能近红外光谱(fNIRS)的脑机接口最有利的刺激持续时间，通过刺激时间可以获得最高的分类精度。
本研究评估了几个刺激持续时间，以提出一个可以产生最高分类精度的持续时间，旨在解决命令生成时间在血流动力学反应(HR)中的固有延迟问题。因此，使用基于功能性近红外光谱(fNIRS)的BCI来评估感觉运动皮层中的HR。为了诱发大脑活动，使用右手食指戳击或敲击任务，测试了10名健康男性参与者在六种不同刺激持续时间(即1、3、5、7、10和15s)下的情况。在刺激时，利用不同的时间特征和多个时间窗口来提取时间特征。然后使用线性判别分析对提取的特征进行分类。
使用主HR的分类结果表明，结合均值和最大值特征，5s的刺激持续时间分类精度最高，为74%。然而，使用15s刺激持续时间获得的分类精度没有显著差异。为了进一步验证结果，使用初始下降，即使用5s窗口中的最小峰值和偏度的特征，获得的结果支持该发现，平均分类精度为73.5%。对于所有特征组合，基于使用初始下降5s进行分类的结果与所有其他测试刺激持续时间存在显著不同。此外，目测HR会发现，任务一开始就出现了初始下降，但主HR有超过2s的延迟。另一个有趣的发现是，感觉运动皮层的脉冲刺激产生了更清晰的初始下降现象。这表明可以使用5s刺激持续时间生成基于fNIRS的BCI命令。总之，使用初始下降可以减少生成命令所需的时间，并且可以用于在5s的任务持续时间内为fNIRS-BCI达到更高的分类精度，而不是依赖更长的刺激持续时间。
原文：Most favorable stimulation duration in the sensorimotor cortex for fNIRS-based BCI.
https://doi.org/10.1364/BOE.434936
Psychiatry Research(3.222)
在多通道fNIRS评估的语言流畅性任务中，重度抑郁症、广泛性焦虑症及其合并症的前额叶皮层的变化
重度抑郁障碍(MDD)和广泛性焦虑障碍(GAD)是两种最普遍的精神障碍。MDD和GAD通常相互并存，并且都与严重的认知障碍有关。MDD和GAD可能有共同病因，但是目前尚不清楚它们在神经生物学上的相似性或区别。
本研究旨在使用功能性近红外光谱(fNIRS)研究MDD和GAD患者在语言流畅性任务(VFT)中前额叶皮层(PFC)的认知功能。共52名MDD患者、51名GAD患者、52名MDD和GAD合并症患者(CMG)和47名健康对照者(HC)参与了本次研究。
研究结果发现，与HC相比，所有患者组中，左腹外侧和左背外侧PFC均存在明显的激活不足，这表明存在共同的病因。此外，与HC相比，MDD患者的右侧额极皮层(FPoC)显示出显著的低激活；与CMG患者相比，MDD患者在中央FPoC显示出显著的低激活。本研究不仅揭示了MDD、GAD及其合并症的共同和独特的神经生物学特征，而且表明了fNIRS有望作为临床诊断的辅助工具。
原文：Prefrontal cortex alterations in major depressive disorder, generalized anxiety disorder and their comorbidity during a verbal fluency task assessed by multi-channel near-infrared spectroscopy.
https://doi.org/10.1016/j.psychres.2021.114229
Developmental Psychobiology(3.038)
大脑内侧前额叶活动与青春期后期出现的焦虑和抑郁症状相关：一项fNIRS研究
青春期是个体的神经生物学过程发生重大变化的时期，特别是涉及自我关联加工和情绪调节的大脑系统。参与情绪生成的皮层下区域比负责控制和意识信息加工的高级皮层区域发育得更快，这可能导致青春期的情绪不稳定和情绪变化。再加上自主性和社会情绪压力的增加，这些神经发育特征被认为是青少年晚期情感障碍出现的原因。从这个角度来看，青春期是一个可以使用神经科学技术进行检查的理想的发展窗口。有研究发现，青少年的杏仁核和腹侧纹状体之间更强的功能连接与年龄和情绪控制都呈负相关；另一方面，杏仁核和内侧前额叶皮层(mPFC)之间更强的功能连接与更好的情绪控制有关。
青春期时，大脑经历了巨大的变化，而这些发育变化与负面情绪相关的疾病的出现有关。青春期后期可能是大脑网络出现抑郁和焦虑症状脆弱性的窗口。特别是在前额叶皮层(PFC)，它包含情绪控制(背外侧)和情绪处理(内侧)节点。考虑到抑郁和焦虑症状的共病，这可能是因为两者在发育中的PFC的神经特征具有相似性。本研究使用功能性近红外光谱(fNIRS)，考察了67名青少年(M=15.97岁，SD=1.36)的焦虑和抑郁症状的神经特征。
研究结果显示，自我报告的焦虑和抑郁症状高度相关，并且两者在PFC的神经信号相似，与PFC的亚区(即参与评估加工的区域)相对应。这些发现只在青少年后期比较明显，表明焦虑和抑郁障碍的共同脆弱性可能出现在这个发展窗口。
原文：Medial prefrontal brain activity correlates with emerging symptoms of anxiety and depression in late adolescence: A fNIRS study.