功能性近红外光谱技术(fNIRS)在抑制控制与工作记忆任务中的重测信度研究

为解决fNIRS信号在个体水平可靠性不足的问题，研究人员通过34名健康成人的抑制控制(go/no-go)和工作记忆(n-back)双任务测试，发现群体水平激活模式稳定(Rquantity =0.65-0.68)，但个体水平信度较低(ICC<0.5)。该研究为fNIRS作为神经发育障碍生物标志物的应用提供了关键方法学依据。

　　

在探索大脑奥秘的征程中，科学家们一直在寻找能够精准捕捉神经活动的"望远镜"。功能性近红外光谱技术(fNIRS)因其便携、抗运动干扰等优势，逐渐成为研究执行功能神经机制的新宠。然而这个看似完美的工具却暗藏隐忧——就像反复测量同一把尺子却得到不同读数，fNIRS信号在个体水平的可靠性始终备受质疑。这种不确定性严重阻碍了其在自闭症等神经发育障碍(NDDs)临床评估中的应用，毕竟可靠的生物标志物需要像指纹一样稳定可重复。

来自德国马尔堡大学儿童青少年精神病学系的研究团队在《Psychiatry Research: Neuroimaging》发表的重要研究，首次系统评估了fNIRS在抑制控制和工作记忆任务中的重测信度。研究人员招募34名健康成人(13男/21女)完成两次间隔3-258天的测试，采用NIRSport2系统记录前额叶26个通道的血红蛋白(HbO/HbR)浓度变化。通过3D扫描验证探头定位误差(4.02±1.97mm)，运用GLM模型分析脑激活，并创新性结合R_quantity
/R_overlap
和ICC(2,1/k)双指标评估信度。

3.1 行为学结果
go/no-go任务中"no-go"试次错误率显著高于"go"试次(η2=0.514)，n-back任务中"2-back"错误率更高(η2=0.308)，证实任务难度梯度有效。反应时间ICC显示行为数据信度良好(0.6-1.0)。

3.2 fNIRS群体水平激活
线性混合模型揭示双侧背外侧前额叶(DLPFC, BA46)和额极区(BA10)在"no-go>go"对比中显著激活(p<0.05)，右半球优势在"2-back>1-back"中尤为突出。通道AF8-F6在抑制任务中两次测试均显著(p<0.026)，AF8-Fp2在工作记忆任务中稳定激活(p<0.061)。

3.3 fNIRS信号可靠性
个体水平分析显示：

• 数量一致性R_quantity
  均值0.652±0.237(go/no-go)和0.624±0.276(n-back)
• 空间重叠R_overlap
  仅0.334±0.207和0.328±0.212
• ICC(2,1)介于0.156-0.333，远低于临床要求的0.8阈值

这项研究犹如为fNIRS技术做了一次全面"体检"，揭示出令人警醒的发现：虽然群体水平的激活模式像交响乐般稳定和谐，但个体水平的信号却像即兴爵士乐充满变奏。这种差异可能源于前额叶认知任务的固有复杂性——相比感觉运动任务，高级认知功能更易受状态因素影响。研究团队特别指出，探头定位误差虽在允许范围内(约4mm)，但对空间分辨率仅1-2cm的fNIRS而言，这种偏移足以导致相邻通道信号混淆。

该研究的深远意义在于为fNIRS的临床应用划定了清晰边界：它目前更适合群体水平的神经机制研究，而非个体诊断。就像GPS导航需要误差提示，未来使用fNIRS数据时必须注明其信度局限。研究者建议结合TMS导航等新技术优化探头定位，并探索信号变异本身是否蕴含神经可塑性信息——正如心电图中的心率变异性，大脑信号的"波动"或许正是认知健康的晴雨表。

这项研究为神经影像学生物标志物开发树立了方法学标杆，其严谨的信度评估框架将指导未来研究区分真正的神经特征与测量噪声。当科学家们继续完善这项"读心术"时，或许某天fNIRS能像体温计般可靠，为自闭症儿童等特殊群体提供客观的神经功能评估。