在腦科學(xué)研究領(lǐng)域，一項(xiàng)顛覆性的技術(shù)突破正在重塑我們對大腦功能的認(rèn)知方式。一款集成直立式PET掃描、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）頭戴設(shè)備與運(yùn)動(dòng)追蹤技術(shù)的尖端腦成像平臺(tái)——運(yùn)動(dòng)追蹤沉浸式功能性PET（MIf-PET）系統(tǒng)，于2025年核醫(yī)學(xué)與分子成像學(xué)會(huì)年會(huì)上驚艷亮相。

該系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)腦成像技術(shù)的局限，使研究人員得以采用更自然、更動(dòng)態(tài)的方式探究腦功能，為認(rèn)知障礙疾病的早期診斷帶來新的曙光。?

人類與生俱來以直立姿態(tài)感知和互動(dòng)世界，這種姿態(tài)與交感神經(jīng)系統(tǒng)活躍度的提升緊密相連，在執(zhí)行任務(wù)時(shí)賦予我們獨(dú)特優(yōu)勢。然而，長期以來，絕大多數(shù)神經(jīng)科學(xué)研究都依賴受試者在仰臥靜止?fàn)顟B(tài)下開展功能性神經(jīng)成像，這使得腦活動(dòng)測量的生態(tài)效度大打折扣，難以真實(shí)反映大腦在自然情境下的工作模式。?

“為攻克這一難題，我與團(tuán)隊(duì)成員共同研發(fā)了MIf-PET系統(tǒng)。它致力于評估直立姿勢下的大腦行為與功能，支持以更自然的姿態(tài)開展基于任務(wù)的神經(jīng)成像，同時(shí)擺脫頭部固定的束縛?！奔~約威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院研究員ZipaiWang博士闡釋道。?

研究團(tuán)隊(duì)利用MIf-PET系統(tǒng)精心設(shè)計(jì)了兩項(xiàng)測試任務(wù)，深入探索大腦活動(dòng)機(jī)制。其中，反掃視任務(wù)聚焦眼動(dòng)控制能力評估，而“面部異?！比蝿?wù)則用于觀察大腦對熟悉面孔與陌生面孔的響應(yīng)差異。在實(shí)驗(yàn)過程中，參與者通過AR頭顯觀看標(biāo)準(zhǔn)面孔、目標(biāo)面孔和陌生面孔，頭顯實(shí)時(shí)收集精準(zhǔn)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，功能性PET成像技術(shù)同步啟動(dòng)，以高分辨率捕捉大腦活動(dòng)的每一處細(xì)微變化，構(gòu)建出詳盡的大腦功能圖譜。?

對瞳孔大小和眨眼模式隨時(shí)間變化的深度分析，揭示出顯著的任務(wù)相關(guān)性變化規(guī)律。無論是新面孔還是目標(biāo)面孔，都會(huì)引發(fā)瞳孔擴(kuò)張反應(yīng)，尤其是在呈現(xiàn)目標(biāo)面孔時(shí)，這種生理反應(yīng)更為強(qiáng)烈。這一現(xiàn)象表明，新面孔的出現(xiàn)會(huì)帶來認(rèn)知負(fù)荷的增加，促使大腦投入更多注意力資源進(jìn)行處理。?

“這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)在研究大腦如何支撐思考、注意力和記憶力方面具有獨(dú)特價(jià)值。”王教授進(jìn)一步指出，“它將研究焦點(diǎn)對準(zhǔn)腦干深處的藍(lán)斑（LC）區(qū)域。藍(lán)斑雖體積微小，卻是維持警覺性的關(guān)鍵所在，但受限于傳統(tǒng)成像技術(shù)的分辨率，一直難以實(shí)現(xiàn)清晰可視化。而藍(lán)斑能夠調(diào)節(jié)瞳孔大小，我們便可以借助眼動(dòng)追蹤技術(shù)間接推斷其活動(dòng)狀態(tài)?！?

作為項(xiàng)目首席研究員，紐約威爾康奈爾醫(yī)學(xué)院放射學(xué)電子工程副教授AmirhosseinGoldan博士補(bǔ)充道：“MIf-PET系統(tǒng)創(chuàng)新性地融合高分辨率腦成像、眼動(dòng)追蹤和沉浸式直立認(rèn)知任務(wù)，為我們提供了一個(gè)更為直觀、動(dòng)態(tài)的視角，得以深入研究藍(lán)斑這一關(guān)鍵腦區(qū)及其在認(rèn)知障礙疾病發(fā)展過程中的作用機(jī)制。”?

目前，MIf-PET技術(shù)在國家老齡化研究所（NIA）的資助下，正緊鑼密鼓地推進(jìn)研發(fā)進(jìn)程。研究人員全力投入直立式PET掃描儀的構(gòu)建工作，并在健康志愿者以及早期阿爾茨海默病、帕金森病患者群體中開展系統(tǒng)測試。按照研發(fā)規(guī)劃，首臺(tái)原型機(jī)預(yù)計(jì)將于2027年正式投入人體成像應(yīng)用，屆時(shí)有望開啟認(rèn)知障礙疾病早期診斷與研究的新篇章。