TUhjnbcbe - 2021/12/12 15:37:00
已有研究表明，由遗传和环境之间复杂作用所诱发的神经发展障碍（如：注意缺陷/多动障碍（ADHD）、自闭症谱系障碍（ASD）等），会影响个体成长过程中的大脑功能。为了更好地对神经发展障碍进行诊断和干预，研究者们一直致力于寻找这些疾病的生物标志物（biologicalmarkers），包括那些从遗传/环境影响到行为症状的潜在机制。非典型发育的敏感和特定的脑标志物有可能为有效的干预措施（例如，更早或更有针对性）提供依据，通常有可能缓解与神经发展障碍相关的终生疾病。在过去的十年里，移动传感技术迅速发展。其中，先进的移动脑电（mobileEEG）工具现在能够实时灵活地记录大脑活动。移动脑电最初是由将实时神经记录应用于面向消费者领域的研究推动的，包括为游戏控制和驾驶过程中的疲劳监测、脑-机接口（BCI）开发等，以及其他领域包括营销、建筑和城市设计和个性化健康（如：睡眠监测、“大脑训练”）。这些新兴运用场景的兴起和发展促进了人们对脑电记录形式的新需求。在此背景下，即使没有专业的研究人员，也能容易地记录脑电，会增加脑电技术对日常用户的吸引力。因此，在过去十年中，移动脑电技术取得了巨大的进步与发展，进一步促进了其在相关研究领域的应用，同时在一些著名的学术期刊上还有专门针对其神经科学用途的专题，但其与神经发展学家的相关性仍然很少被提及。在本文中，研究者主要阐述了移动脑电所带来的克服传统的神经影像学方法研究神经发展障碍局限性的机会。如果能得到有效的运用，移动脑电图有望揭示神经发展障碍的精神病理学机制，并有助于识别潜在的大脑的生物标志物。虽然移动脑电图在神经发展研究中的应用前景广阔，但仍处于起步阶段，因此我们也讨论了未来的主要困难。本文发表在DevelopmentalCognitiveNeuroscience杂志。2最新进展汉斯·伯格于年首次记录了人类脑电图，这是最经典的实时记录大脑活动的无创工具之一。脑电图主要记录与头皮平行排列的锥体皮质神经元产生的总电场活动（以电压测量）。EEG具有出色的时间分辨率，但空间分辨率相对较差。传统的EEG系统在神经发展研究方面有着悠久的历史，但通常仅限于实验室（例如，涉及重型放大器和大量布线），因此可能限制了可以很容易研究的群体以及可以解决的研究问题，我们稍后会扩展（参见第3节）。与移动脑电相关的几个术语已在文献中迅速增加（例如，便携式/无线/可穿戴/干式脑电）。随着这一领域的发展，神经发展学家使用的术语可能会更加一致。例如，最近引入了“transparentEEG”的概念，以描述日常移动传感应用所需的功能组合，例如系统还需要具有自我适用性、运动容限性、近隐形性和适合长时间记录。在这里，我们使用“移动脑电图”来强调移动的两个关键新方面（系统和参与者）及其与神经发展研究的相关性。2.1硬件移动系统包括硬件解决方案，这些硬件解决方案将脑电技术转换为最易访问的神经科学工具之一（图1和表2）。这些系统通常由小型、轻型放大器和无线传输组成，这有助于提高设备的便携性。这些设备可以是“可穿戴的”。例如，参与者原则上可以在任何时候自由站立和行走，有些系统允许相对较长的记录。然而，考虑到制造商的多样性-对于用来科研的系统（为科学研究量身定制）和面向消费者的系统（主要针对日常应用）-并非所有这些功能都必须存在于给定的系统中。因此，系统的移动性程度可能会有所不同，因此一些设备需要放在背包中，而其他设备则完全头戴式。干电极的最新发展可以进一步缩短制备时间，不再需要使用导电凝胶/盐水贴片，并按照传统EEG的要求，以降低头皮和电极之间的阻抗（尽管并非没有限制；见第4节）。一些干电极采用环形结构，带有针，透过头发接触头皮，但其它干电极则使用包裹在导电织物材料中的泡沫材料。此外，不需要电极接触皮肤即可放大微弱的生物电位的非接触电极的发展也为移动脑电的发展提供了更多的可能性。近期，使用小型非接触式传感器，可在家中非侵入性地检测孕妇的胎儿心电图信号。作为对脑电图记录技术进步的补充，现在可以在日常环境中使用更方便的任务刺激呈现方式，使用轻量级和小型的电脑，智能手机、平板电脑和VR眼镜。这些移动呈现设备可以与定制的商用软件程序相结合，这些软件程序允许以高时间精度（例如：演示移动应用程序；