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功能近红外光谱技术(functional near-infrared spectroscopy, fNIRS)是用于研究大脑功能活动的一种新兴的非侵入式的光学脑功能成像技术。与传统的脑功能成像技术相比，它不但成本较低、灵活便携、无创无噪，而且对被试的小幅度头动不敏感，特别适用于以儿童、老人，以及特殊人群为对象的脑功能研究。目前，功能近红外光谱技术己被应用于多个相关领域，主要包括神经病学、精神病学、心理学、教育学和基础研究等。本文主要介绍了脑功能研究，尤其是人类大脑的发育和性别差异的现状和背景;功能近红外光谱技术的成像原理、优缺点、仪器设备类型及其发展和应用;最后总结了我们使用功能近红外光谱技术所做的实验研究。 本研究主要采用功能近红外光谱成像技术对人类大脑皮层的功能发育状况和性别差异进行了三个实验研究，分别为(1)语言皮层在静息态下功能连接性的发育差异和性别差异;(2)前额叶皮层在静息态下功能连接性的性别差异;(3)共同注意任务下皮层响应的发育差异。并发现了以下结果: 实验研究一:无论在额下回（inferior frontal gyrus，IFG）区域还是在颞上回(superior temporal gyrus，STG)区域，儿童在大脑两侧语言区域静息态下的左右连接性和局部连接性都比成年人的弱，以在STG区域上的差异尤为显著。这可能意味着随着年龄的增长（儿童期到成年期），人类大脑语言区域神经网络的功能连接性逐步发育成熟，儿童的语言皮层的功能连接网络还未完全发育成熟。另外，在成年人中并没有发现明显的性别差异，这可能说明男女的语言功能并无明显差异。另外，我们发现在语言区域静息态连接性上，儿童与成年人之间的差异更多地反映在与语言理解有关的STG区域上。这可能意味着负责语言理解的STG区域的发育晚于负责语言产生的IFG区域。 实验研究二:前额叶皮层在静息态下存在两个功能网络。一个是与前额叶皮层前部（anterior prefrontal cortex，aPFC）和背外侧前额叶皮层(dosolateralprefrontal cortex，DLPFC)相关的;另一个是与语言网络（包括IFG和STG）相关的。同时，在自发波动的功率幅度以及在网络连接上发现了性别差异。其中，在前额叶皮层的测量区域，尤其是在aPFC+DLPFC区域，男性比女性显示更强的自发波动功率，而且男性在aPFC+DLPFC区域还显示出更强的网络内连接性。对比之下，女性则在语言区和aPFC+DLPFC区域之间显示较强的网络间连接性。另一方面，在左右语言区域内和区域之间的功能连接强度上都没有发现显著的性别差异。这些发现可能为理解性别相关的行为和认知差异提供基于成像的证据。 实验研究三:在此研究中，我们发现被试在共同注意和非共同注意两个任务下的血流动力学反应模式不同:共同注意激活了两侧的aPFC和DLPFC区域，但左侧的激活程度更强，激活区域也更大;而非共同注意只激活了DLPFC的一个小区域。我们的该项研究，加上先前研究婴儿和儿童的fNlRS数据，清晰揭示了一个在共同注意下前额叶激活的发展过程;激活区域从婴儿的左侧Brodmann9区(BA9)→儿童的左侧BA9+两侧BA46→成年人的左侧BA9+两侧BA46+BA10。从婴儿期到童年和成年期，共同注意过程所涉及的激活区域变得越来越大，最后延伸向高级认知区域aPFC。对于功能连接性，休息、共同注意和非共同注意三种状态下的连接结构模式非常相似，但连接性在任务期间有所增强（包括激活区和非激活区），这表明连接性比血流动力学信号对外来刺激更敏感。这些观察结果可能会帮助我们更好地了解在处理共同注意和非共同注意过程的大脑机制。 上述研究结果进一步证明功能近红外光谱技术可用于定量评估大脑皮层的激活和神经网络的功能连接性，将来可能为与神经网络的发育迟缓、退化和损伤等相关疾病（如自闭症、语言发育迟缓和老年痴呆症）的诊断提供方便无创的检测方法。