耶魯醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)和精神病學(xué)教授Joy Hirsch博士
       在生命科學(xué)的所有挑戰(zhàn)中，對(duì)大腦的了解是難中之zui。大腦是人體zui復(fù)雜的器官，擁有超過(guò)1千億個(gè)神經(jīng)元和其他細(xì)胞，形成了超過(guò)100兆個(gè)連接。這些連接由多種神經(jīng)化學(xué)因子調(diào)節(jié)，這些因子跨越空間維度，從分子開(kāi)始并發(fā)育到細(xì)胞、循環(huán)、系統(tǒng)、并zui終導(dǎo)致包括認(rèn)知過(guò)程、情緒、感知、記憶和目標(biāo)導(dǎo)向行為。從出生到生命終結(jié)的人類發(fā)育所有階段的大腦疾病在世界范圍內(nèi)的流行，導(dǎo)致了嚴(yán)重的醫(yī)學(xué)、政治、經(jīng)濟(jì)、法律和生活質(zhì)量問(wèn)題。無(wú)論如何，在健康和疾病領(lǐng)域，大腦仍是一項(xiàng)科學(xué)前沿問(wèn)題。
        不過(guò)，這種廣泛而未被滿足的醫(yī)療需求的緊迫性再加上神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域的近期進(jìn)展已經(jīng)激發(fā)了這樣一個(gè)充滿希望的愿景：對(duì)于大腦的全面理解是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。在美國(guó)，這一愿景zui近已經(jīng)集中到了一項(xiàng)被稱為BRAIN（通過(guò)推進(jìn)創(chuàng)新神經(jīng)科學(xué)技術(shù)來(lái)進(jìn)行大腦研究）倡議的行動(dòng)計(jì)劃上。此項(xiàng)倡議于2013年4月2日由美國(guó)總統(tǒng)巴拉克·奧巴馬（Barack Obama）公布，他宣布“加速對(duì)能夠讓研究人員生成顯示設(shè)想速度下個(gè)體腦細(xì)胞與復(fù)雜神經(jīng)回路間互相作用的大腦動(dòng)態(tài)圖片的新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用”是一項(xiàng)巨大挑戰(zhàn)（The White House，2013年）。隨后，國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）制定了一項(xiàng)10年計(jì)劃，用以實(shí)現(xiàn)加速技術(shù)開(kāi)發(fā)以便獲得關(guān)于神經(jīng)系統(tǒng)在健康和疾病中所起到功能的基礎(chǔ)見(jiàn)解這一主要目標(biāo)。一開(kāi)始，BRAIN倡議的終點(diǎn)是大腦中的神經(jīng)回路，包括組成細(xì)胞的表征、突觸連接、以及行為相關(guān)活動(dòng)的動(dòng)態(tài)集合。這一總體目標(biāo)橫跨多個(gè)研究領(lǐng)域，從管理短程細(xì)胞回路的分子和細(xì)胞過(guò)程到由人類神經(jīng)成像觀察到的管理復(fù)雜行為的遠(yuǎn)程流程。

行動(dòng)過(guò)程人類大腦成像
       針對(duì)這一倡議的一個(gè)主要目標(biāo)包括現(xiàn)有技術(shù)的改善以及用于大腦機(jī)制及行為之間關(guān)系探索和建模的全新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。主要采用核磁共振成像（MRI）和諸如腦磁圖描記術(shù)（MEG）及腦電圖描記術(shù)（EEG）等電磁技術(shù)的現(xiàn)有腦成像技術(shù)，是正常及病理?xiàng)l件下人類大腦研究的基礎(chǔ)。這些技術(shù)對(duì)一個(gè)重點(diǎn)為功能性腦活動(dòng)與認(rèn)知及行為之間相關(guān)性的神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)主要分支做出了大量貢獻(xiàn)。尤其是大腦成像技術(shù)的爆發(fā)式成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于人類語(yǔ)言、記憶、決策制定、視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)過(guò)程、情緒、學(xué)習(xí)及社交互動(dòng)等復(fù)雜認(rèn)知行為相關(guān)的專門(mén)神經(jīng)過(guò)程的操作性了解。
       總之，這些系統(tǒng)的神經(jīng)學(xué)和生理學(xué)組成部分1) 局限于特定的大腦區(qū)域和接收及傳輸信息的短程神經(jīng)回路，并且2) 通過(guò)涉及的大腦區(qū)域之間的遠(yuǎn)程途徑相互連接。因此，出現(xiàn)了兩大大腦組織原則。首先是隔離原則，大腦特定區(qū)域?qū)ｉT(mén)用于特定的任務(wù)和處理；第二是互動(dòng)原理，在特定任務(wù)需求下大腦中共同有效區(qū)是相互連接的。例如，在人類語(yǔ)言系統(tǒng)中，位于左顳上回的一個(gè)通常被稱為威爾尼克語(yǔ)言區(qū)（Wernicke’s area）的區(qū)域，專門(mén)用于語(yǔ)言接收功能（理解并解讀說(shuō)出的語(yǔ)句）。此外，位于左額下回的一個(gè)通常被稱為布魯卡語(yǔ)言區(qū)（Broca’s Area）的區(qū)域?qū)ｉT(mén)用于產(chǎn)生語(yǔ)言功能（產(chǎn)生語(yǔ)音）。 

       這兩種大腦區(qū)域的復(fù)合體通過(guò)廣為人知的途徑相互連接，包括弓狀纖維束和用于傳輸了解語(yǔ)言并用于說(shuō)話的過(guò)程相關(guān)當(dāng)?shù)匦畔⒌墓毋^突。其他被廣泛認(rèn)可為和記憶及情緒有關(guān)的大腦區(qū)域，在特定任務(wù)過(guò)程中和語(yǔ)言系統(tǒng)功能性連接。語(yǔ)言相關(guān)操作過(guò)程中這些互動(dòng)區(qū)域之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，已經(jīng)采用當(dāng)代神經(jīng)成像技術(shù)進(jìn)行了廣泛研究。

技術(shù)進(jìn)步
       主要由于采用磁共振成像（MRI）技術(shù)研究大腦過(guò)程的限制，主流神經(jīng)成像技術(shù)被局限于單個(gè)個(gè)體的研究。在掃描儀環(huán)境下，兩個(gè)個(gè)體之間的自然人際互動(dòng)是不可能的。不過(guò)，實(shí)時(shí)交流涉及語(yǔ)言和非言語(yǔ)交流，包括目光接觸，動(dòng)態(tài)面部表情和反應(yīng)手勢(shì)。雖然涉及兩個(gè)個(gè)體之間動(dòng)態(tài)交流的互動(dòng)社會(huì)行為是人類社會(huì)化的一個(gè)基本方面，但這些隱含的溝通線索不會(huì)出現(xiàn)在僅包含一個(gè)個(gè)體的掃描環(huán)境中。主要是由于這些技術(shù)的局限性，導(dǎo)致人類對(duì)調(diào)節(jié)和調(diào)制自然人際互動(dòng)和交流的潛在神經(jīng)回路知之甚少。因此，具有社交互動(dòng)相關(guān)潛在深刻缺陷的神經(jīng)病（例如孤獨(dú)癥譜系障礙、精神分裂癥、焦慮癥和抑郁癥）的神經(jīng)生理學(xué)機(jī)制仍無(wú)法確定。用于生態(tài)學(xué)上有效的條件下兩個(gè)個(gè)體間交流過(guò)程中大腦成像的新技術(shù)的開(kāi)發(fā)，為在傳統(tǒng)神經(jīng)成像中收集的信息不足的大型臨床全體的需求的解決提供了一個(gè)特別有影響力的機(jī)會(huì)。

近紅外光譜法（NIRS）的基礎(chǔ)性新角色
       一種新興的神經(jīng)成像技術(shù)——功能性近紅外光譜法（fNIRS）采用了固定在頭戴帽上的光極，并且適合在自然情況下用于多位受試者而且不受頭部移動(dòng)影響。和MRI一樣，NIRS能夠在無(wú)離子化造成的毒性的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)個(gè)體受試者運(yùn)作中神經(jīng)系統(tǒng)的觀察。此項(xiàng)技術(shù)利用了活躍神經(jīng)組織回路氧合的血液比例比非活躍神經(jīng)組織更大這一生理學(xué)原理的優(yōu)勢(shì)。在這一過(guò)程中局部微脈管系統(tǒng)內(nèi)脫氧血紅蛋白（deOxyHb）的順磁性作用降低。被稱為血氧水平依賴性（BOLD）信號(hào)（Ogawa等人，1990年）的MRI中信號(hào)放大是由于deOxyHb比例降低以及由此導(dǎo)致的順磁性作用減少。BOLD信號(hào)也是利用光譜吸收（J?bsis，1977年）通過(guò)NIRS測(cè)定的，這種方法能夠區(qū)分氧合血紅蛋白、OxyHb和deOxyHb信號(hào)。脈沖激光（采用島津NIRS系統(tǒng)）發(fā)射三種波長(zhǎng)的光，而檢測(cè)器則測(cè)量氧合血紅蛋白（OxyHb）和脫氧血紅蛋白（deOxyHb）濃度的變化。對(duì)于每個(gè)通道，測(cè)量在780nm、805nm和830nm下的近紅外光吸光度，并根據(jù)改良朗伯-比爾定律（Beer-Lambert Law）分別換算為相應(yīng)的deOxyHb、總Hb（HbT）和OxyHb（Matcher & Cooper，1994年）（圖1）。

 圖1. 脫氧血紅蛋白與氧合血紅蛋白吸收光譜這些函數(shù)顯示了OxyHb和deOxyHb在780nm及830nm波長(zhǎng)處的zui大吸光度差異。大腦血液中的氧濃度影響著反射的光波長(zhǎng)。改良朗伯-比爾定律被用于換算對(duì)應(yīng)于deOxyHb（780nm）、總血紅蛋白（805nm）和OxyHb（830nm）濃度變化的三個(gè)波長(zhǎng)下的光衰減直接測(cè)量結(jié)果。 

       Shimadzu Corporation（日本東京）是一家fNIRS系統(tǒng)的制造商。圖2顯示了專門(mén)用于超高掃描的島津LABNIRS配置，可為參與互動(dòng)任務(wù)的兩個(gè)個(gè)體同時(shí)獲取信號(hào)。這種特殊系統(tǒng)可利用配備場(chǎng)景及瞳孔攝像頭的SMI鏡片實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)NIRS信號(hào)的獲取及眼球追蹤采集。在此示例中，每頂帽子都包含42個(gè)通道，并為每位受試者分為兩個(gè)半球。帽子配置是靈活性的，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康男薷?。NIRS信號(hào)的獲取速率范圍為10至33毫秒，空間分辨率為約3厘米。這種時(shí)間分辨率非常適合大腦內(nèi)和大腦間活躍區(qū)域連接性的測(cè)量，不過(guò)和fMRI相比空間分辨率方面相對(duì)有所損失。
       fMRI和fNIRS信號(hào)都反映出了大腦血流和大腦血氧飽和度的變化，而這些和潛在神經(jīng)活動(dòng)關(guān)聯(lián)。后者已經(jīng)由Eggebrecht及其同事（Eggebrecht等，2012年）zui近在健康志愿者的視覺(jué)刺激過(guò)程中得到證實(shí)。fMRI BOLD和deOxyHb及OxyHb之間高度的正相關(guān)性目前已經(jīng)得到很好證實(shí)（Sato等人，2013年；Scholkmann等人，2014年）。
       在單個(gè)受試者、單次運(yùn)行和單個(gè)光極的大拇指敲擊任務(wù)中獲得的“原始”fNIRS信號(hào)顯示，同時(shí)獲得了對(duì)任務(wù)相關(guān)時(shí)間系列作出響應(yīng)的OxyHb和deOxyHb信號(hào)（圖3）。注意OxyHb和deOxyHb信號(hào)之間的反相關(guān)性，和理論預(yù)期一致。由于和神經(jīng)（而非心血管）事件的已知相關(guān)性，deOxyHb信號(hào)預(yù)期將是和fMRI BOLD信號(hào)zui緊密相關(guān)的信號(hào)（Franceschini等人，2006年）

 
圖2. 耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院大腦功能實(shí)驗(yàn)室的fNIRS系統(tǒng)（LABNIRS，ShimadzuCorp.）。采用LABNIRS系統(tǒng)的參與者以SMI（ETG-2）眼部追蹤鏡片顯示。

單個(gè)受試者/單個(gè)通道/單個(gè)位置

 圖3顯示了在不采用島津LABNIRS系統(tǒng)（白色箭頭）進(jìn)行濾波的單次運(yùn)行、單個(gè)受試者、單個(gè)通道手指大拇指敲擊任務(wù)中，OxyHb（紅色）和deOxyHb（藍(lán)色）信號(hào)之間的反相關(guān)性。

大腦覆蓋*的帽子設(shè)計(jì)
       兩位受試者相應(yīng)大腦半球上的光極放置如圖4所示。表1中包含了每個(gè)通道解剖學(xué)位置的示例（單個(gè)受試者），采用現(xiàn)行蒙特利爾神經(jīng)學(xué)研究所系統(tǒng)（Montreal Neurological Institute）以標(biāo)準(zhǔn)解剖學(xué)坐標(biāo)表示（ICBM152，Mazziota等人，2001年）。由于NIRS不會(huì)和MRI一樣提供結(jié)構(gòu)信息，使用標(biāo)準(zhǔn)腦圖譜將通道位置與已知解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。
       在兩位受試者身上，光極被放置在相似的頭部位置上，以便獲得來(lái)自幾乎相應(yīng)腦區(qū)的皮質(zhì)信號(hào)。探針被放置在每位受試者的頭部，和被定義為從鼻根通過(guò)Cz到枕骨隆突的中線對(duì)齊。探針的位置以10-20坐標(biāo)系統(tǒng)（Jasper，1958年）為基礎(chǔ)，可提供與皮質(zhì)解剖結(jié)構(gòu)之間的準(zhǔn)確關(guān)系（Koessler等人，2009年）。諸如PATRIOT Polhemus（Colchester，VT）等3D磁數(shù)字化儀通常被用于識(shí)別光極位置從而識(shí)別每位受試者的通道位置，根據(jù)受試者頭骨的形狀和尺寸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化（Singh等人，2003年）。除了個(gè)體光極的位置之外，還記錄了頭部解剖學(xué)標(biāo)志的三維坐標(biāo)（Okamoto等人，2004年）。這些坐標(biāo)被用于估計(jì)每個(gè)通道的位置，由發(fā)射器-檢測(cè)器光極對(duì)采用比如NIRS-SPM

       （http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/）（一種基于MATLAB的應(yīng)用）等標(biāo)準(zhǔn)軟件包進(jìn)行定義。

繼續(xù)所有渠道。
表1 通道為止MNI坐標(biāo)示例
通道幾何中心位置：MNI坐標(biāo)

 圖4兩個(gè)腦半球的通道分布

 兩個(gè)或以上個(gè)體的新神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)
       兩人或以上個(gè)體間互動(dòng)的近期研究已經(jīng)證實(shí)了NIRS技術(shù)的功效，目前正著一種個(gè)體間自然交流的新神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)之路（Babiloni和Astolfi，2014年；Scholkmann等人，2013年）。技術(shù)、計(jì)算算法和實(shí)驗(yàn)范式的突破，為社會(huì)大腦理論框架開(kāi)發(fā)、以及通常社交功能受損的多種精神疾病和神經(jīng)疾病的治療的未來(lái)進(jìn)展保證了一個(gè)質(zhì)的飛躍。一種新的神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)的新型基礎(chǔ)，源于用以觀察特定功能相關(guān)大腦間同步的計(jì)算方法。例如，已經(jīng)采用小波分析測(cè)量了某項(xiàng)計(jì)算機(jī)任務(wù)合作過(guò)程中額葉皮質(zhì)信號(hào)的一致性，并且顯示了在同一個(gè)任務(wù)上進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的受試者之間的一致性更高，表明了一種對(duì)合作特定的人際關(guān)系敏感的神經(jīng)生理學(xué)底物（Cui等人，2013年）。在一項(xiàng)采用四個(gè)受試者群組同步記錄的方法進(jìn)行的合作性文字游戲中報(bào)告了相似的額極結(jié)果（Nozawa等人，2016年）。采用左前額和頂葉腦區(qū)同步NIRS記錄的方法，對(duì)群組中和追隨者的出現(xiàn)進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)揭露了團(tuán)隊(duì)的出現(xiàn)，與和追隨者之間神經(jīng)同步相對(duì)于追隨者之間同步的增加相關(guān)（Jiang等人，2015年）。這些發(fā)現(xiàn)表明，未來(lái)可采用超高掃描方法和NIRS來(lái)了解領(lǐng)導(dǎo)能力的神經(jīng)學(xué)機(jī)制。面對(duì)面交流中觀察到的大腦間左半球神經(jīng)同步相對(duì)于背對(duì)背交流中同步的增加表明面部表情為人際交流提供了特殊的神經(jīng)信號(hào)，并且為將生動(dòng)面部表情作為自然個(gè)體間交流的基礎(chǔ)組成部分的研究指明了道路（Jiang等人，2012年）。參與某項(xiàng)手指敲擊模仿人物的兩個(gè)大腦的運(yùn)動(dòng)前區(qū)的同步，大于以自身步調(diào)進(jìn)行的控制任務(wù)中的同步（Holper等人，2012年）。目光接觸也可以增加大腦之間的一致性（Hirsch等人，2017年）。其他示例包括合作性按按鈕（Funane等人，2011年）和正回任務(wù)（Dommer等人，2012年）。這些研究發(fā)現(xiàn)都為關(guān)于大腦間作用特定于某些神經(jīng)區(qū)域、以及在不同人際交流條件下一致性出現(xiàn)增加提供了證據(jù)。這些基礎(chǔ)性發(fā)現(xiàn)是記錄基于NIRS的新型超高掃描技術(shù)潛在重要性的早期切入點(diǎn)，并且前進(jìn)的軌跡正在以非?？斓乃俣纫苿?dòng)。

當(dāng)兩人互相對(duì)話時(shí)兩個(gè)大腦會(huì)發(fā)生什么？
       在我們對(duì)健康成人配對(duì)組之間面對(duì)面交流過(guò)程中進(jìn)行的大腦間同步互動(dòng)早期研究中，在15秒的回合內(nèi)關(guān)于對(duì)話和傾聽(tīng)對(duì)象的畫(huà)面交替出現(xiàn)。這些回合是結(jié)構(gòu)化的，并且決定了講話和傾聽(tīng)的順序。對(duì)受試者配對(duì)組在獨(dú)白/對(duì)話和面對(duì)面/阻擋條件下獲得的信號(hào)的神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行了比較。三分鐘的運(yùn)行時(shí)間被分為十二個(gè)15秒長(zhǎng)的回合。此處假設(shè)與獨(dú)白相比，在對(duì)話過(guò)程中講話及傾聽(tīng)相關(guān)的腦區(qū)中大腦內(nèi)和大腦間同步將增加。對(duì)于每個(gè)回合，監(jiān)視器上將顯示某個(gè)對(duì)象的單獨(dú)照片并由每位受試者查看。任務(wù)在面對(duì)面交流條件下以及面部被阻隔的條件下（即受試者無(wú)法看到他們的搭檔）進(jìn)行。
結(jié)構(gòu)化獨(dú)白任務(wù)：在*個(gè)示例中，受試者1識(shí)別了圖片對(duì)象并提供了和對(duì)象相關(guān)的口頭敘述。受試者2進(jìn)行了傾聽(tīng)但并未回應(yīng)。第二個(gè)回合采用了一個(gè)新的圖片。受試者2說(shuō)出了對(duì)象的名字并進(jìn)行了口頭敘述，而受試者1則進(jìn)行了傾聽(tīng)。這種講話和傾聽(tīng)的交換持續(xù)了3分鐘，如圖5所示。
結(jié)構(gòu)化對(duì)話任務(wù)：除了講話的人對(duì)先前講話人敘述進(jìn)行了回應(yīng)之外，結(jié)構(gòu)化對(duì)話任務(wù)和結(jié)構(gòu)化獨(dú)白任務(wù)是相同的。預(yù)期是對(duì)話條件將揭露面對(duì)面條件下由于動(dòng)態(tài)互動(dòng)強(qiáng)度變化而到導(dǎo)致的語(yǔ)言系統(tǒng)的上調(diào)。
 

圖5. 獨(dú)白和對(duì)話范式
 

圖6. 單獨(dú)通道的fNIRS信號(hào)：通道12背外側(cè)前額葉皮層（DLPFC，頂行）和通道18額極皮質(zhì)（底行）顯示了講話和傾聽(tīng)過(guò)程中來(lái)自兩位互動(dòng)受試者的同源位置S1和S2的反相關(guān)信號(hào)。圖片顯示了OxyHb（中列）和deOxyHb（右列）的信號(hào)平均值并證實(shí)了配對(duì)受試者之間對(duì)應(yīng)于角色變換（傾聽(tīng)和說(shuō)話）的預(yù)期反相關(guān)性、以及OxyHb和deOxyHb信號(hào)之間的反相關(guān)性。
       圖6展示了兩位受試者源自對(duì)講話和傾聽(tīng)敏感的腦區(qū)S1和S2的信號(hào)之間的反相關(guān)性。和fNIRS信號(hào)的預(yù)期相同，每位受試者每個(gè)通道內(nèi)的deOxyHb和OxyHb信號(hào)反相關(guān)（詳見(jiàn)上文吸收光譜和示例）。

對(duì)話過(guò)程中大腦內(nèi)功能連接性大于獨(dú)白期間：采用常規(guī)線性模型和心理生理互動(dòng)（PPI）分析技術(shù)。
       旨在了解傳統(tǒng)人物相關(guān)、單個(gè)大腦功能連接性作用的分析，證實(shí)了面對(duì)面互動(dòng)中對(duì)話的神經(jīng)顯著性。大腦偏遠(yuǎn)區(qū)域間功能連接性的測(cè)量表明，和獨(dú)白相比在對(duì)話過(guò)程中同步會(huì)增加。尤其是在一項(xiàng)面部敏感性大腦區(qū)域梭狀回（Kanwisher等人，1997年）被選定為重點(diǎn)區(qū)域的心理生理學(xué)互動(dòng)（PPI）（Friston等人，1997年）的分析中，證實(shí)了面對(duì)面目光下對(duì)話可以增強(qiáng)威爾尼克語(yǔ)言區(qū)和布魯卡語(yǔ)言區(qū)之間神經(jīng)共變的強(qiáng)度（圖7）。研究發(fā)現(xiàn)證實(shí)了對(duì)面對(duì)面過(guò)程中布魯卡語(yǔ)言區(qū)和威爾尼克語(yǔ)言區(qū)間互動(dòng)性增加的規(guī)范性語(yǔ)言系統(tǒng)的預(yù)期。

對(duì)話過(guò)程中大腦間一致性大于獨(dú)白過(guò)程：旨在研究大腦間互動(dòng)的大腦間一致性（采用小波比較）。
       根據(jù)內(nèi)部（大腦內(nèi)）功能連接性研究發(fā)現(xiàn)預(yù)計(jì)，這些區(qū)域在面對(duì)面條件下也會(huì)產(chǎn)生大腦間的共鳴。根據(jù)在每個(gè)通道獲得的分級(jí)信號(hào)的小波核心，為對(duì)話（紅色）和獨(dú)白（藍(lán)色）條件下的大腦間一致性（圖8A）進(jìn)行了繪圖。對(duì)于兩個(gè)大腦間大腦區(qū)域所有可行配對(duì)都以不偏不倚的方式進(jìn)行了考慮。僅在對(duì)話和獨(dú)白條件下發(fā)現(xiàn)了布魯卡-威爾尼克語(yǔ)言區(qū)配對(duì)的核心范圍內(nèi)約6.34秒的大腦間一致性的顯著差異（x軸）。語(yǔ)言產(chǎn)生區(qū)域（布魯卡語(yǔ)言區(qū)）和語(yǔ)言接收區(qū)域（威爾尼克語(yǔ)言區(qū)）推定功能之間的大腦間一致性和這些研究發(fā)現(xiàn)一致，并且和以當(dāng)前對(duì)這些區(qū)域的了解為基礎(chǔ)的預(yù)期結(jié)果一致（圖8B）（Jiang等人，2012年）。

 
圖7. 在雙方面對(duì)面目光下，對(duì)話條件下的大腦內(nèi)功能連接性（PPI）大于獨(dú)白條件下。依據(jù)是梭狀區(qū)（綠色），連接區(qū)域（p ≤ 0.05）為布魯卡區(qū)（-55, 20, 16）和威爾尼克區(qū)（-48, -36, 40）deOxyHb信號(hào)。（Hirsch, J., Noah, A., Zhang, X., Yahil, S., Lapborisuth, P., & Biriotti, M.（2014年10月）。背外側(cè)前額葉皮層內(nèi)于人際交流的神經(jīng)專區(qū)：一項(xiàng)NIRS研究。神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)協(xié)會(huì)年度會(huì)議上的演講，美國(guó)伊利諾斯州芝加哥。）

       這些研究表明了采用fNIRS和超高掃描技術(shù)研究互動(dòng)人腦間動(dòng)態(tài)關(guān)系的潛在未來(lái)方向。此外，語(yǔ)言超高掃描研究記錄了諸如語(yǔ)言系統(tǒng)組分等廣為人知的功能性神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)是可以采用fNIRS觀察到的，而且兩個(gè)個(gè)體間大腦一致性和同步的其他特征可以被作為新型探索方向進(jìn)行研究，以便對(duì)作為社交互動(dòng)神經(jīng)事件基礎(chǔ)的未知問(wèn)題進(jìn)行表征。這些研究還證實(shí)了光極覆蓋范圍可涵蓋整個(gè)頭部表面的技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（Zhang等人，2016；Zhang等人，2017年；Dravida等人，2017年）。由于神經(jīng)系統(tǒng)依賴于多個(gè)區(qū)域之間的信號(hào)合作（整體性原則），zui成功的NIRS技術(shù)將取決于整個(gè)大腦的大腦功能采樣。潛在獲益包括可實(shí)現(xiàn)人際交往和相互交往過(guò)程中涉及的神經(jīng)組織原則的方法及技術(shù)的標(biāo)志性突破。進(jìn)一步的研究可采用這些新的技術(shù)來(lái)進(jìn)一步了解交流障礙的神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)，以及發(fā)育障礙中的社交能力障礙的神經(jīng)學(xué)基礎(chǔ)是如何偏離正常發(fā)育基礎(chǔ)的。

 之后我們應(yīng)該怎么做？
       功能性NIRS是一種正在快速成長(zhǎng)的神經(jīng)成像技術(shù)，在過(guò)去的20年間每3.5年相關(guān)著作數(shù)量就會(huì)翻一倍（Boas等人，2014年），且目前的增長(zhǎng)軌跡呈指數(shù)型。主要開(kāi)發(fā)領(lǐng)域包括神經(jīng)發(fā)育、感知和認(rèn)知、運(yùn)動(dòng)控制、以及精神疾病及神經(jīng)疾病和治療等傳統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)主流領(lǐng)域中應(yīng)用的儀器、分析方法、以及實(shí)驗(yàn)程序優(yōu)化。神經(jīng)反饋（Lapborisuth等人，2017年）和成人沖突認(rèn)知神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)（Noah等人，2017年）的近期應(yīng)用展現(xiàn)了這些新的目錄。不過(guò)，fNIRS的主要優(yōu)勢(shì)和自然環(huán)境中信號(hào)獲取相關(guān)，而不受到高磁場(chǎng)以及限制頭部運(yùn)動(dòng)及交流的不適成像條件帶來(lái)的局限性的限制。這些優(yōu)勢(shì)讓fNIRS成為了神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域一種新前沿的潛力技術(shù)；這一前沿旨在了解社會(huì)行為和大腦間人際互動(dòng)的神經(jīng)相關(guān)性（Pinti等人，2015年；Noah等人，2015年；Hirsch等人，2017年）。旨在實(shí)現(xiàn)這一主要進(jìn)展的各方各面基本已就緒。這一特定zui終目標(biāo)的關(guān)鍵開(kāi)發(fā)優(yōu)先事項(xiàng)
      包括：1) 專注于代表和系統(tǒng)及其他非神經(jīng)組分區(qū)分的信號(hào)的神經(jīng)貢獻(xiàn)的信號(hào)組分的計(jì)算算法（Kirilina等人，2012年； Zhang 等人，2016年）；2) 光極*覆蓋頭部以便獲取潛在遠(yuǎn)程神經(jīng)回路的動(dòng)態(tài)活動(dòng)；3) 同步EEG、fNIRS、以及眼部追蹤綜合測(cè)量（例如）用于遠(yuǎn)程大腦機(jī)制綜合性報(bào)告的多模式系統(tǒng)。BRAIN倡議和fNIRS作為主流神經(jīng)技術(shù)興起的共同發(fā)生，催動(dòng)了專門(mén)針對(duì)兩個(gè)或以上個(gè)體之間人際互動(dòng)的未開(kāi)發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)的有效潛力。

圖8. 大腦間同步的一致性分析。A. 為獨(dú)白（藍(lán)線）和對(duì)話（紅線）條件下威爾尼克及布魯卡語(yǔ)言區(qū)（WA和BA）的deOxyHb fNIRS信號(hào)繪制了一致性，表明了和獨(dú)白相比對(duì)話條件下同步性顯著更高（p < 0.005），并且僅在面對(duì)面條件下觀察到。研究發(fā)現(xiàn)在成對(duì)受試者中具有雙邊意義，并且在目標(biāo)區(qū)域方面無(wú)偏倚。B. 這些一致性研究結(jié)果于布魯卡和威爾尼克語(yǔ)言區(qū)（群組數(shù)據(jù)）。（Hirsch, J., Noah, A., Zhang, X., Yahil, S., Lapborisuth, P., & Biriotti, M.（2014年10月）。背外側(cè)前額葉皮層內(nèi)于人際交流的神經(jīng)專區(qū)：一項(xiàng)NIRS研究。神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)協(xié)會(huì)年度會(huì)議上的演講，美國(guó)伊利諾斯州芝加哥。）

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