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NI前沿案例系列 | 基于NI PXIe-4309搭建全球首个OPM-EEG-fNIRS 多模态神经影像系统
为了赋能前沿应用领域，NI通过产学研合作的方式，与领先的大学研究团队携手合作，为半导体、汽车和下一代通信技术等前沿应用提供软硬件解决方案。在“NI前沿案例系列”中，我们将拆解前沿案例，与产学研届的研究者一起探索创新密码。
第一期主题为基于NI PXIe-4309搭建全球首个OPM-EEG-fNIRS多模态神经影像系统。
院校：北京大学
科研团队：北京大学医学物理高家红教授团队
研究背景
脑疾病是目前人类健康的重大负担，诊疗脑疾病和神经疾病是全球面临的重大挑战。随着医学成像技术的进步，多模态脑成像技术在脑科学研究和临床实践中变得越来越重要。多模态神经影像结合了脑磁图（MEG） 、 脑电图（EEG） 和功能性近红外光谱（fNIRS） 等多种非侵入性技术， 用于同步测量大脑的电生理活动和血流动力学反应。这些技术在神经科学研究中具有重要意义， 因为它们能从不同角度揭示大脑活动的复杂性，提供更全面的脑功能图谱，推动神经血管耦合、可穿戴神经影像、 超扫描和脑机接口等研究领域的发展。
北京大学医学物理的高家红教授团队专注于多模态神经影像技术的开发和应用， 全球首次实现了原子磁强计脑磁图、 脑电图和近红外光谱技术信号的同步采集平台搭建和试验研究， 并发表高水平论文。
*Multimodal neuroimaging with optically pumped magnetometers: A simultaneous MEG-EEG-fNIRSacquisition system, NeuroImage, 2022.
为了搭建高精度和高同步性的多模态神经影像系统， 科研工作者们面临如下挑战：
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信号采集精度：需要高分辨率的设备来捕捉微弱的生理信号，确保数据的准确性和可靠性。
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信号同步：必须确保来自不同传感器 (OPMMEG、 EEG和fNIRS) 的数据能够同步采集，以便进行有效的整合和分析。
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系统灵活性：需要一个能够灵活配置的系统，以适应不同实验需求和个体头部形状的传感器布局。
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*图片引用自：Multimodal neuroimaging with optically pumped magnetometers: A simultaneous MEG-EEG-fNIRS acquisition system
解决方案
科研工作人员基于NI PXIe-4309成功搭建出了多模态神经影像系统，实现了多种微弱生理信号的同步采集，系统组成如下：
PXIe-4309 非常适合科学级用户。在我们实验室开发先进传感器的过程中，我们只需将输出模拟电压连接到 PXIe-4309，后续的信号调理（如抗混叠滤波、放大和模拟到数字转换）都可以由 4309 进行良好处理，使我们能够更加专注于自己的研究。
——茹星语博士，北京大学
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