腦成像技術(shù)為認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)提供了探索大腦的有力工具。基于成熟的腦成像技術(shù)，已有大量研究證實(shí)特定皮層的激活與認(rèn)知過程密切相關(guān)。然而，隨著對腦區(qū)協(xié)同作用及認(rèn)知行為研究的深入，單一腦區(qū)的變化或相關(guān)性計(jì)算無法揭示信息在腦區(qū)間的傳播過程，且其相關(guān)性結(jié)果無法直接解讀為因果關(guān)系。認(rèn)知神經(jīng)過程背后更為復(fù)雜的因果機(jī)制，亟待進(jìn)一步探討。
使用多模態(tài)進(jìn)行結(jié)合，意在使用不同的腦功能成像技術(shù)以及神經(jīng)調(diào)控技術(shù)，結(jié)合不同技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更深入研究。主要包括以下多模態(tài)結(jié)合方案：
(一) 腦電與近紅外的結(jié)合
腦電和近紅外在相同的神經(jīng)活動(dòng)中采用不同的方式捕捉信號(hào)。腦電和近紅外有著更好的時(shí)間分辨率和空間分辨率互補(bǔ)性,結(jié)合這兩種方法可以更全面的檢測皮層的活動(dòng)。除了固定的實(shí)驗(yàn)室記錄方式，在實(shí)驗(yàn)室之外，我們的可擴(kuò)展無線放大器可以很容易地與可移動(dòng)近紅外光譜系統(tǒng)相結(jié)合，我們的電極帽也可以定制，以適應(yīng)近紅外的蒙太奇。
應(yīng)用
1.認(rèn)知過程的神經(jīng)機(jī)制研究
二者結(jié)合可以準(zhǔn)確、全面、實(shí)時(shí)地測量大腦在認(rèn)知過程中的活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)全面、實(shí)時(shí)的腦成像分析，從而應(yīng)用于認(rèn)知活動(dòng)研究，如研究注意力、記憶力、決策等認(rèn)知過程的神經(jīng)機(jī)制。
2.腦機(jī)接口BCI
EEG和fNIRS的結(jié)合為BCI提供了更豐富的神經(jīng)信息，有助于提高BCI的準(zhǔn)確性和可靠性，拓展了BCI在通信、控制等領(lǐng)域的應(yīng)用。
3.運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與康復(fù)
在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練中，EEG-fNIRS結(jié)合可用于監(jiān)測大腦和肌肉之間的功能耦合，評估運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的效果，為運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方案的優(yōu)化和運(yùn)動(dòng)康復(fù)提供支持。
4.臨床診斷與治療
EEG和fNIRS的結(jié)合可用于臨床診斷和治療評估，如監(jiān)測腦卒中患者的腦血流和神經(jīng)血管耦合反應(yīng)，輔助評估治療效果。
(二) 腦電與經(jīng)顱磁刺激結(jié)合
1.腦電與經(jīng)顱磁刺激結(jié)合
經(jīng)顱磁刺激同步腦電圖（TMS-EEG）技術(shù)是通過TMS非侵入性地激活大腦特定區(qū)域，并結(jié)合EEG實(shí)時(shí)記錄大腦的電活動(dòng)，以評估大腦的功能連接性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合了TMS對腦區(qū)精準(zhǔn)定位的空間優(yōu)勢與EEG對神經(jīng)活動(dòng)毫秒級(jí)響應(yīng)的時(shí)間優(yōu)勢。采用纖薄的、更貼近頭皮的主動(dòng)電極與具有高采樣率的一體化實(shí)驗(yàn)室放大器，使得線圈更加貼近頭皮，從而減少偽跡衰減。同時(shí)采用閉環(huán)調(diào)控系統(tǒng)進(jìn)行超快速數(shù)據(jù)訪問與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。
應(yīng)用
1.腦網(wǎng)絡(luò)功能連接
TMS-EEG能夠深入研究不同腦區(qū)之間的有效連接性、相互作用及神經(jīng)可塑性等復(fù)雜機(jī)制。
2.腦功能因果機(jī)制
TMS引起的局部腦區(qū)的短暫虛擬損傷可以給認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究提供主動(dòng)干預(yù)手段，結(jié)合腦電技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測刺激信號(hào)傳遞，能夠揭示認(rèn)知過程與行為中腦區(qū)信息傳遞的因果機(jī)制。
3.閉環(huán)調(diào)控
TMS-EEG特有閉環(huán)調(diào)控技術(shù)可在極高時(shí)間分辨率下，實(shí)時(shí)提取EEG特征信號(hào)并調(diào)整刺激強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的閉環(huán)調(diào)控，同時(shí)為腦機(jī)接口的應(yīng)用提供新的可能性。
4.神經(jīng)反饋
基于EEG的神經(jīng)反饋通常會(huì)從大腦狀態(tài)中提取信息，將其轉(zhuǎn)化為操作外部設(shè)備的控制命令，同時(shí)轉(zhuǎn)化為一種反饋給用戶，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)體內(nèi)部以及機(jī)體與環(huán)境之間的反饋調(diào)節(jié)。
推薦方案：
BP腦電/EB腦電與TMS結(jié)合
(三) 腦電與核磁結(jié)合
fMRI測量的是與神經(jīng)活動(dòng)血流動(dòng)力學(xué)變化相關(guān)的磁共振信號(hào)，具有良好的空間分辨率(2-3mm各向同性)和較低的時(shí)間分辨率(1-3s)。而EEG能夠以毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率記錄大腦的電活動(dòng)，但空間分辨率有限。將fMRI和EEG進(jìn)行結(jié)合，可以生成人腦功能的高時(shí)空分辨率圖，這對于理解人腦的復(fù)雜動(dòng)力學(xué)是至關(guān)重要的。此外，fMRI也能夠彌補(bǔ)腦電源定位模糊的問題。
德國Brain Products公司開發(fā)的事件相關(guān)腦電位(ERP)采集和分析系統(tǒng)，憑借其精度高、抗干擾性強(qiáng)、操作簡便、功能多樣等優(yōu)點(diǎn)，更重要的是可整合功能磁共振成像系統(tǒng)（fMRI），研究心理活動(dòng)在腦功能區(qū)的定位，成為核磁條件下 ERP 分析的有效工具，在國際和國內(nèi)享有盛譽(yù)。
應(yīng)用
1.認(rèn)知功能研究
EEG-fMRI技術(shù)可以用來研究大腦在執(zhí)行復(fù)雜認(rèn)知任務(wù)時(shí)的活動(dòng)模式，揭示不同認(rèn)知過程的神經(jīng)基礎(chǔ)。例如，通過EEG-fMRI技術(shù)可以研究大腦功能聯(lián)通性、注意的機(jī)制、大腦不同頻率的振蕩關(guān)系等問題。
2.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析
EEG-fMRI結(jié)合可以提供高時(shí)間分辨率和高空間分辨率的數(shù)據(jù)，有助于分析大腦網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)變化，了解大腦區(qū)域之間的相互作用。
3.神經(jīng)藥理學(xué)研究
EEG-fMRI技術(shù)可以用來研究藥物對大腦活動(dòng)的影響，分析藥物作用的神經(jīng)機(jī)制，有助于藥物開發(fā)和治療策略的優(yōu)化。
(四) 近紅外與TMS結(jié)合
fNIRS是一種非侵入性腦成像技術(shù)，它利用“光學(xué)窗口”，即大腦組織對近紅外光（650-900 nm）的自然透明度，來測量皮層血紅蛋白濃度的變化。TMS刺激之后，神經(jīng)激活與血流動(dòng)力學(xué)變化的相對緊密耦合使得fNIRS能夠測量經(jīng)顱磁刺激的效果。fNIRS可實(shí)時(shí)檢測目標(biāo)腦區(qū)的血氧變化（如氧合血紅蛋白HbO升高），判斷刺激是否引發(fā)預(yù)期的代謝響應(yīng)，反饋可用于優(yōu)化rTMS刺激方案。
近紅外和TMS結(jié)合可以直接探測腦區(qū)域活動(dòng)和聯(lián)結(jié)。除此之外，近紅外是光學(xué)信號(hào)，在進(jìn)行TMS時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生近紅外數(shù)據(jù)的偽跡和沖突。因此，TMS線圈可以直接放置在NIRS探頭上，在受刺激的部位直接測量血流動(dòng)力學(xué)變化。
應(yīng)用
1.神經(jīng)調(diào)控效果的量化評估
fNIRS與TMS的聯(lián)合應(yīng)用可為經(jīng)顱磁刺激治療響應(yīng)或功能靶向提供一個(gè)客觀量化的評估手段。這種聯(lián)合應(yīng)用可為經(jīng)顱磁刺激治療響應(yīng)或功能靶向提供一個(gè)客觀量化的的評估手段，從而改善目標(biāo)神經(jīng)回路中的神經(jīng)元相互作用，增強(qiáng)神經(jīng)元重組過程。
2.神經(jīng)康復(fù)
fNIRS-TMS技術(shù)在神經(jīng)康復(fù)領(lǐng)域?qū)Ω深A(yù)參數(shù)優(yōu)化及康復(fù)療效評估具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過fNIRS成像監(jiān)測與神經(jīng)調(diào)控相關(guān)的特定皮層反應(yīng)模式，對于指導(dǎo)刺激參數(shù)的建立和實(shí)現(xiàn)個(gè)性化康復(fù)治療具有重要意義。
3.神經(jīng)認(rèn)知增強(qiáng)
fNIRS-TMS技術(shù)結(jié)合有可能為認(rèn)知增強(qiáng)、神經(jīng)康復(fù)和技能學(xué)習(xí)領(lǐng)域的精確和有針對性的干預(yù)提供理論基礎(chǔ)，從而推動(dòng)神經(jīng)康復(fù)和神經(jīng)認(rèn)知增強(qiáng)中精確神經(jīng)調(diào)控的發(fā)展。
(五) 核磁/腦磁兼容近紅外功能成像測量
核磁兼容的近紅外將fMRI的高空間分辨率（毫米級(jí)解剖/功能成像）與fNIRS的高時(shí)間分辨率（秒級(jí)血氧動(dòng)態(tài)監(jiān)測）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“結(jié)構(gòu)-代謝”跨尺度分析，尤其適合研究神經(jīng)血管耦合機(jī)制（如癲癇發(fā)作期的電-血氧響應(yīng)關(guān)系）。同時(shí)，核磁兼容的近紅外能夠在fMRI掃描期間同步獲取血流變化（如HbO/HbR濃度），彌補(bǔ)fMRI血氧信號(hào)（BOLD）的時(shí)間延遲問題，提升腦功能動(dòng)態(tài)追蹤能力。
英智便攜式和臺(tái)式近紅外系統(tǒng)都可以提供兼容 MRI 模塊，有足夠長的光纖和MRI兼容的光電系統(tǒng)，可在MRI環(huán)境中無縫安裝。
應(yīng)用
1.神經(jīng)血管耦合研究
利用fNIRS測量的血流動(dòng)力學(xué)變化與fMRI測量的BOLD信號(hào)結(jié)合，研究神經(jīng)血管耦合機(jī)制。
2.多模態(tài)數(shù)據(jù)融合
結(jié)合fNIRS的空間分辨率和fMRI的時(shí)間分辨率，提供更全面的大腦功能和結(jié)構(gòu)信息。
3.功能性腦區(qū)定位
在神經(jīng)外科手術(shù)中，使用fNIRS監(jiān)測關(guān)鍵腦區(qū)的血氧水平變化，輔助手術(shù)決策。
4.認(rèn)知任務(wù)的神經(jīng)機(jī)制
研究特定認(rèn)知任務(wù)（如工作記憶、注意力、語言處理）的神經(jīng)機(jī)制，通過fNIRS和fMRI數(shù)據(jù)融合揭示大腦活動(dòng)模式。
5.精神疾病的診斷與治療
利用fNIRS和fMRI數(shù)據(jù)，研究精神疾病（如抑郁癥、焦慮癥）的神經(jīng)基礎(chǔ)，評估治療效果。
6.兒童與老年人腦功能研究
研究兒童認(rèn)知發(fā)展和老年人認(rèn)知衰退的神經(jīng)機(jī)制，為早期干預(yù)提供依據(jù)。
(六) 腦電與近紅外、核磁結(jié)合
腦電（EEG）、近紅外光譜（fNIRS）與核磁共振（fMRI）的多模態(tài)研究通過整合神經(jīng)電活動(dòng)、血氧代謝和腦結(jié)構(gòu)信息，為揭示腦功能機(jī)制提供了多維視角。EEG以毫秒級(jí)時(shí)間分辨率捕捉神經(jīng)元電信號(hào)（如事件相關(guān)電位、神經(jīng)振蕩），但空間定位模糊；fMRI憑借毫米級(jí)空間精度呈現(xiàn)腦區(qū)激活與結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，但時(shí)間分辨率受限于血氧動(dòng)力學(xué)的延遲；fNIRS則折中兩者，以秒級(jí)時(shí)間、厘米級(jí)空間分辨率實(shí)時(shí)監(jiān)測皮層血氧變化，且抗運(yùn)動(dòng)干擾性強(qiáng)。三者結(jié)合形成“電生理-代謝-結(jié)構(gòu)”的全息觀測網(wǎng)絡(luò)，突破單一技術(shù)的時(shí)空局限。
在腦電與近紅外結(jié)合的基礎(chǔ)上，使用核磁兼容的MR PLUS設(shè)備和核磁兼容的光源和探測器，即能達(dá)到核磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)。
BrainAmp MR plus放大器可直接放置于MRI磁體內(nèi)進(jìn)行同步EEG/fMRI采集，整合功能磁共振成像系統(tǒng)（fMRI）,研究心理活動(dòng)在腦功能區(qū)的定位，并可用于EEG實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行EEG/TMS，EEG/ERP研究和BCI應(yīng)用。
應(yīng)用
1.多模態(tài)成像
結(jié)合EEG、fMRI和fNIRS技術(shù)，可以同時(shí)獲得大腦結(jié)構(gòu)、功能和血流動(dòng)力學(xué)信息，為研究大腦功能提供更全面的視角。
2.神經(jīng)機(jī)制研究
通過結(jié)合EEG、fMRI和fNIRS技術(shù)，可以更深入地了解神經(jīng)活動(dòng)和神經(jīng)血管耦合機(jī)制，從而揭示大腦活動(dòng)的神經(jīng)機(jī)制。
3.臨床應(yīng)用
EEG-fMRI-fNIRS技術(shù)在臨床診斷和治療中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，有助于提高診斷準(zhǔn)確性和治療效果。
(七) 腦電與近紅外、TMS結(jié)合
在腦電與近紅外結(jié)合的基礎(chǔ)上，使用TMS兼容的腦電帽、腦電電極和近紅外光源及探測器，就能達(dá)到在TMS刺激下的腦電與近紅外數(shù)據(jù)采集和研究。英智提供了完整的TMS解決方案，包括探頭穩(wěn)定裝置和固定帽，使信號(hào)更加的穩(wěn)定。
應(yīng)用
1.神經(jīng)可塑性研究
例如語言康復(fù)的神經(jīng)重塑，可將三者進(jìn)行結(jié)合用于干預(yù)腦卒中后失語癥。
2.精神疾病的因果機(jī)制探究和個(gè)性化干預(yù)
例如，TMS+EEG可實(shí)現(xiàn)抑郁癥的閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控，結(jié)合fNIRS可以顯示靶區(qū)HbO?的響應(yīng)情況，選擇合適的靶點(diǎn)。
3.意識(shí)障礙的評估
例如TMS+EEG可進(jìn)行意識(shí)障礙標(biāo)志物的提取，結(jié)合fNIRS可對意識(shí)障礙進(jìn)行輔助診斷。
