[发明专利]基于脑血流的模拟失重条件下工作记忆能力评价方法

说明书

本发明公开了基于脑血流的模拟失重条件下工作记忆能力评价方法，属于医疗技术领域。首先选择受试者练习工作记忆任务，并从中选择正式受试者。然后正式受试者进行一轮工作记忆任务，fNIRS设备采集各受试者在训练任务中指定额叶脑区的神经活动数据；各受试者采用‑6°头低位卧床，进行模拟失重训练，再次采集神经活动数据。将两次神经活动数据进行统计，提供分析的结果，判断受试者工作记忆能力。最后将所有符合条件的受试者样本通过分类器进行聚合；每隔固定时间采集聚合样本；利用所有聚合样本中稳定的受试者，进行后续工作记忆能力梯度性的评价。本发明灵活易用，低成本，对完善脑功能认知的研究具有重要的价值。

技术领域

本发明属于医疗技术领域，特别涉及一种基于脑血流的模拟失重条件下工作记忆能力评价方法。

背景技术

工作记忆(WM)是指对信息进行短暂的存储并对其进行加工处理的记忆系统，是重要的认识功能之一，是人脑高级认知功能，如学习、语言理解、推理和判断等的基础。

航天医学研究的结果证明失重飞行期间航天员的感觉功能、认知功能、视觉和运动协调能力均发生一定程度的变化，而脑的功能状态不仅是航天任务完成的关键，而且直接影响到航天员的安全，因此失重或模拟失重条件对大脑工作记忆能力的影响成为研究热点。

近红外光学成像(fNIRS)采用近红外光谱方法记录大脑不同位置处的血氧与血容量参数变化，从而获得脑功能图像。fNIRS系统的优点是灵活，易用，低成本，实时和非侵入性。尽管在空间分辨率不如功能核磁共振成像(fMRI)和正电子发射断层成像(PET)等，但其特点是能在认知活动的自然情景下进行实时功能成像，并可与fMRI，PET或EEG等其他脑功能研究手段互不干扰地同时进行测量，另外还易于对大量受试者进行反复测验。

发明内容

为了实现在特殊条件下，脑功能认知水平的评价，本发明利用行为学评价方式和大脑激活程度两个指标直接反应脑功能认知状况，具体是基于fNIRS的一种脑血流的模拟失重条件下工作记忆能力评价方法。

具体步骤如下：

步骤一、从人群中筛选符合条件的受试者，并使各受试者练习工作记忆任务，熟悉0-back,1-back,2-back和3-back条件下的具体要求。

步骤二、每个受试者分别进行两组测试筛选测验，当正确率均至少达到60％被确认为正式受试者，并录入正式受试者的数据；

步骤三、正式受试者进行一轮工作记忆任务，fNIRS设备采集各受试者在训练任务中指定额叶脑区的神经活动数据；

工作记忆任务是指各受试者要参加不同任务条件下的全部4组block实验；具体过程包括：

4组block实验中第一组从0-back或1-back中选择，第二组从剩下的三个中选，第三组从剩下的两个中选，最后一个为第四组。每组block实验历时135s，两组相邻的block实验间隔2min；

135s的block实验过程包括：受试者休息5s；进行90s的任务期；最后各受试者有40s的恢复期。

fNIRS设备包括均匀布置并覆盖全部额叶脑区的N个信号通道，N大于等于1；每个信号通道都有1个发射光源和对应的1个采集探头。

fNIRS设备采集记录的数据包括：各受试者在各记忆负荷条件下的氧合血红蛋白浓度；

步骤四、各受试者采用-6°头低位卧床，进行模拟失重训练，再次进行新的一轮工作记忆任务，fNIRS设备再次采集新一轮的指定额叶脑区的神经活动数据；

步骤五、针对每个受试者，将失重训练后采集的神经活动数据与失重前的数据进行统计，提供分析的结果；