一个集成了直立式正电子发射断层扫描（PET）、增强现实（AR）头戴设备和运动追踪技术的前沿大脑成像平台，使研究人员能够以更自然、更动态的方式研究大脑功能。在2025年核医学与分子影像学会年会上展示的这一新型系统——运动追踪沉浸式功能性PET（MIf - PET），允许参与者在扫描过程中保持坐姿并与沉浸式任务进行互动。这种方法能更真实地呈现大脑活动情况，有望更早、更准确地检测出如阿尔茨海默病和帕金森病等认知障碍。
人类在自然状态下以直立姿势与世界互动并感知世界，这种姿势与交感神经系统活动增强有关，在执行任务时具有优势。尽管如此，大多数神经科学研究依赖于让参与者仰卧且保持静止状态下进行的功能性神经成像，这限制了大脑活动测量的生态效度。
“为了克服这一局限，我和同事们开发了MIf - PET系统。该系统旨在评估直立状态下的大脑行为和功能，使基于任务的神经成像能够在更自然的姿势下进行，而不受头部固定的限制。”纽约威尔康奈尔医学院的研究员王紫湃（音译）说道。
该研究测试了两种测量大脑活动的任务：一种是反眼跳任务，用于评估眼球运动控制能力；另一种是“面部异常刺激”任务，旨在观察大脑对熟悉面孔和意外面孔的反应。参与者通过AR头戴设备观看标准、目标和新奇面孔的组合，该设备会收集眼动追踪数据。与此同时，进行功能性PET成像以捕捉详细的大脑活动情况。
对瞳孔大小和眨眼模式随时间变化的分析显示，这些变化与任务密切相关。新奇面孔和目标面孔都会引发瞳孔扩张，在呈现目标面孔时反应最为明显。这种强烈反应反映出新奇面孔呈现所引发的认知负荷增加和注意力投入增强。
“这种新方法对于研究大脑如何支持思维、注意力和记忆特别有用。”王紫湃说，“它聚焦于脑干深处一个虽小但至关重要的区域——蓝斑核（LC）。蓝斑核对维持警觉性至关重要，但使用传统成像方法很难对其进行可视化观察。由于蓝斑核调节瞳孔大小，因此可以通过眼动追踪来推断其活动情况。”
纽约威尔康奈尔医学院放射学电气工程副教授、该项目首席研究员阿米尔侯赛因·戈尔丹博士补充道：“通过将高分辨率大脑成像与眼动追踪以及沉浸式直立认知任务相结合，MIf - PET系统能更直接、更动态地呈现这一关键大脑区域及其在认知障碍中所起的作用。”
这项技术目前正由美国国立卫生研究院下属的国家老龄问题研究所资助研发。研究人员目前正在建造直立式PET扫描仪，并对健康志愿者以及早期阿尔茨海默病和帕金森病患者进行系统测试。首个原型预计将于2027年准备好用于人体成像。
参考文献：
王紫湃、谭万斌、格洛丽亚·蒋和阿米尔侯赛因·戈尔丹，《将功能性PET成像与基于AR的眼动追踪相结合：一种用于大脑功能评估的新型平台》，《核医学杂志》。
消息来源：《核医学杂志》
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