改进锁相光子计数的多通道脑功能成像系统:高灵敏与抗干扰设计

本文主要探讨了一种创新的多通道脑功能成像系统，其核心技术是基于改进的锁相光子计数技术。该系统针对功能近红外光谱成像在脑功能研究中的重要性，旨在提高成像的灵敏度、动态范围和时间分辨率。系统的关键组成部分包括一个光源模块和一个探测模块。 光源模块采用了16个波长分别为785nm、808nm和830nm的激光二极管，这些特定波长的激光有助于穿透大脑组织，捕捉到神经活动产生的光信号。它们通过调制方波的方式工作，每个激光二极管的频率间隔设为252Hz，这种设计确保了信号的同步性和效率。 探测模块的核心是9个光子计数式光电倍增管，这种技术能精确地计数单个光子，从而实现高灵敏度的信号检测。采用数字锁相检测方式，使得数据处理更为简便且并行性强，这意味着可以同时处理多个通道的信息，提高了整体系统的效能。 实验结果显示，该系统的测量线性相关系数高达0.9989，这意味着系统对信号的跟踪非常准确，信道间的串扰几乎可以忽略不计。这表明该系统具有出色的抗干扰能力，能够有效排除噪声干扰，确保脑功能信号的准确测量。同时，由于采用了高精度的空间定位技术，系统还能提供精确的脑区域定位，这对于研究者理解大脑的活动模式至关重要。 此外，文章还提到了参考权重计数策略和扩散光层析成像技术，这可能是系统优化的进一步细节，以及如何利用这些技术来提升图像质量和解析深度。7次分时激励方案则可能涉及成像过程中的采样策略，以达到更高的时间分辨率。 总结来说，基于锁相光子计数的多通道脑功能成像系统是一项重要的科研成果，它结合了高灵敏度的单光子计数技术和高效并行的数字锁相检测，为脑功能研究提供了强大的工具，有望在神经科学领域带来更深入的洞察。