fNIR BrainSpy 28

Newmanbrain fNIR BrainSpy 28 es un dispositivo portatil de neuroimagen capaz de medir los cambios en la actividad metabólica de áreas específicas durante diferentes procesos mentales.

Newmanbrain fnir BrainSpy 28 Espectroscopía Funcional de infrarojo cercano

Tecnología

La Espectroscopía Funcional de infrarojo cercano (fNIR o fNIRS), es el uso de NIRS (espectroscopia de infrarrojo cercano) con el propósito de neuroimagen funcional. Usando fNIR, la actividad cerebral se mide a través de respuestas hemodinámicas asociadas con el comportamiento neuronal.
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Las tecnologías de neuroimagen han contribuido mucho en los últimos años a nuestra comprensión actual de las funciones cerebrales. Las modalidades más comunes de las técnicas de neuroimagen funcional son la resonancia magnética funcional (IRMf), la tomografía por emisión de positrones (PET), ambas basadas en la imagen indirecta de los cambios hemodinámicos resultantes de la actividad neuronal. Magnetoencefalografía (MEG) y electroencefalografía (EEG) son tecnologías de imagen directa basadas en las manifestaciones eléctricas / magnéticas de la actividad neuronal. Muchas de las técnicas antes mencionadas tienen una alta resolución temporal pero con poca resolución espacial (MEG y EEG) o viceversa (fMRI y PET), lo que nos limita a explicar las bases neuronales de los procesos biológicos.
La espectroscopía funcional en el infrarrojo cercano (fNIR) es una tecnología emergente que utiliza luz infrarroja cercana para medir los cambios en la concentración de hemoglobina oxigenada y desoxigenada en la corteza cerebral. FNIR tiene una resolución temporal del orden de segundos y una resolución espacial en el orden de los centímetros. Entre otras ventajas, un beneficio importante es que también destaca como un dispositivo no invasivo y seguro. Además, nuestro fNIR BrainSpy 28 también es portátil, inalámbrico y relativamente asequible.
La metodología fNIR se basa en registrar los cambios hemodinámicos locales, específicamente los cambios en la oxigenación sanguínea, como una medida indirecta de los cambios en la actividad neuronal. La actividad neuronal consume energía derivada del metabolismo de la glucosa, por lo que un aumento en la actividad neuronal implica un aumento en el consumo de glucosa y oxígeno del lecho capilar local. Una reducción de la glucosa y el oxígeno locales estimula al cerebro a aumentar la vasodilatación arteriolar local, lo que aumenta el flujo sanguíneo cerebral (CBF) local y el volumen sanguíneo cerebral (CBV); Esta relación entre los cambios hemodinámicos y la actividad neuronal se conoce como “acoplamiento neurovascular”. Durante un período de varios segundos, el aumento de CBF trae glucosa y oxígeno, transportados a través de la hemoglobina oxigenada, al área. El aumento de oxígeno en la zona por lo general excede la tasa de utilización de oxígeno local, lo que resulta en una sobre-abundancia de oxigenación de la sangre cerebral en las áreas activas. Aunque se piensa que el aumento inicial de la actividad cerebral es el resultado del aumento local de la hemoglobina desoxigenada en el lecho capilar, dado que el oxígeno se retira de la hemoglobina para ser utilizado para metabolizar la glucosa, esta característica de la respuesta vascular es muy difícil de medir y esta actualmente en controversia.

Newmanbrain fnir BrainSpy 28 Espectroscopía Funcional de infrarojo cercano

Los tejidos biológicos absorben muy poca luz NIR permitiéndole penetrar varios centímetros en el tejido antes de ser detectados. Los principales cromóforos de los tejidos son agua, lípidos, melanina y hemoglobina. El agua, los lípidos y la melanina tienen un espectro de absorción que escapa a la gama de luz infrarroja (también llamada “ventana óptica”), que comprende longitudes de onda comprendidas entre 700nm y 900nm (Imagen 1), así como si son transparentes. Los cromóforos que absorben dentro de la ventana óptica de la luz infrarroja son la hemoglobina oxigenada (HbO) y la hemoglobina desoxigenada (HBR), ambas con propiedades ópticas características. Las longitudes de onda que utilizamos para maximizar la sensibilidad al detectar la cantidad total de absorción de HbR y HbO son 740nm y 860nm, respectivamente.

La propagación de la luz en los tejidos se rige por la absorción o dispersión de fotones de luz. Los fotones siguen una trayectoria óptica que recorre el tejido “en forma de plátano” desde la fuente de luz (LED) hasta el detector (D). La profundidad que alcanza esta trayectoria en forma de plátano en la corteza cerebral depende directamente de la distancia entre LED y D. Cuanto mayor es la distancia entre los dos, más luz penetrará el tejido, pero también implicará que la señal llega con más interferencia; Por lo tanto, el rango de distancias entre los LED y D que normalmente se usa oscila entre 2 y 7 cm.

En la profundidad también influye el espesor del cráneo y las capas superficiales de cada individuo, por lo que tomamos 2 registros a dos distancias LED-D diferentes de 2,5 cm y 5,5 cm (Imagen 2), para asegurar que los cambios Hemodinámicos que estamos midiendo corresponden a cambios en la actividad de la corteza cerebral y no a los correspondientes a las áreas más superficiales (vasculatura de las meninges y piel).

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Debe observarse que el sistema fNIR no predice las concentraciones absolutas de oxígeno y hemoglobina, sino más bien los cambios relativos en estos parámetros como una función del tiempo, reflejando así los cambios relativos en la actividad neuronal en respuesta a estímulos específicos. Lo que estamos midiendo son los cambios en el número de fotones que se absorben y los fotones que se dispersan debido a cambios en la concentración de los cromóforos. La relación entre la luz absorbida por el tejido y la cantidad de cromóforos poseídos por el medio está dada por la Ley de Lambert-Beer.

A = εʎ c d

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A = Absorbancia o densidad óptica (OD)

εʎ =Coeficiente de extinción molar para una longitud de onda ʎ. Se expresa en cm-1 μM -1.
c = Concentración del cromóforo (micro moles, μM)
d = Distancia entre la fuente de luz y el detector (centimetros, cm)

– La misma ecuación también puede expresarse como sigue (Imagen 3):

ΔOD = – log (Io / I) = ε Δc d DPF

ΔOD = aumento de la densidad óptica
Δc = aumento de la concentración
I = intensidad de luz de entrada
Io = intensidad de luz de salida
DPF = Factor de longitud de trayectoria diferencial dependiente de la longitud de onda. Es un factor de corrección de la distancia media que el fotón ha recorrido.

De esta manera, el sistema fNIR de onda continua nos permite medir las densidades ópticas de hemoglobina oxigenada (HbO) y hemoglobina desoxigenada (HbR) con respecto al tiempo; Por lo tanto, mediante la aplicación de la ley Lambert-Beer modificada, podemos calcular los cambios en las concentraciones de HbO y HbR en el tejido de interés, y los cambios en la oxigenación.

Oxigenación = Δ CHbO – ΔCHbR

 

¿Por Qué fNIR BrainSpy 28?

La verdadera dificultad en el diseño de un buen sistema para registrar la actividad cerebral radica en el conocimiento de los procesos neurofisiológicos. No es fácil tener este “know-how” que sólo se adquiere después de muchos años de dedicación a la ciencia. El fNIR Brainspy 28 de Newmanbrain ha sido diseñado desde el principio con la integración en mente. Una simple adición de elementos no es la solución correcta ya que complica la escalabilidad del sistema y la formación del cliente.

Nuestro sistema es “Wearable”, fundamental para la grabación en entornos fuera del laboratorio, “Inalambrico”, fundamental para permitir la libertad de movimiento al paciente, dispone de 28 canales, fundamentales para obtener una buena resolución espacial, es un dispositivo con “Canales Multidistancia” el cual permite la separación de señales superficiales y profundas e incorpora un “Detector de Movimiento de Paciente”, fundamental para eliminar artefactos en el registro.

Caracteristicas

El fNIR BrainSpy 28 es ideal para capturar la actividad cerebral mientras tiene la libertad de realizar actividades diarias incluyendo el ejercicio. El dispositivo consta de 28 canales que cubren toda la corteza prefrontal. El fNIR BrainSpy 28 mide los cambios en la oxigenación en términos de oxihemoglobina, desoxiemoglobina y hemoglobina total. Este dispositivo se puede aplicar en una variedad de ajustes dinámicos como se requiere a menudo en neurociencia y la investigación de la ciencia del deporte.

Newmanbrain fnir BrainSpy 28 Espectroscopía Funcional de infrarojo cercano

Aplicaciones

La investigación publicada hasta la fecha se basa en el establecimiento de la técnica fNIR como una tecnología de neuroimagen con resultados válidos y confiables. Nuestro fNIR BrainSpy 28 puede ser utilizado para evaluar funciones cognitivas y emocionales con sujetos normales y pacientes con diferentes patologías (déficit de atención y aprendizaje, enfermedades neurodegenerativas), así como la evaluación del personal (trabajo o deporte) y actividades de educación práctica para estudiantes universitarios de la neurociencia, de la psicología, de la psiquiatría, de la medicina del deporte, etc. Puede ser utilizado en diversos ambientes incluyendo situaciones de la vida diaria del paciente gracias a su portabilidad, comodidad y facilidad de uso. En resumen, la metodología fNIR es una novedosa, no invasiva, portátil y segura técnica de imágenes; Lo que permite evaluar la actividad cerebral en respuesta a estímulos motores, visuales, auditivos y cognitivos en adultos y niños.

Incluido con fNIR BrainSpy 28

BrainSpy 28

Claves de licencia del software de análisis de datos

Bateria USB

Cargador USB

Guia de Usuario

Toallita de limpieza

Newmanbrain fnir BrainSpy 28 Espectroscopía Funcional de infrarojo cercano

Especificaciones Técnicas

TÉCNICA NIRS UTILIZADA Espectroscopía de onda continua por infrarrojos cercano usando la ley de Lambert-Beer modificada.
MIDE Actividad cerebral basada en la respuesta hemodinámica obtenida a partir de los cambios relativos

en la oxyhemoglobina y desoxyhemoglobina en el cortex prefrontal.

FUENTES DE LUZ Pareja de LEDs infrarrojos con 256 niveles de potencia. Longitudes de onda de 740nm y 860nm.
SENSORES DE LUZ 10 Sensores preamplificados de alta sensibilidad.
CANALES Hasta 16 canales superficiales con una distancia de optodo de 12mm.

Hasta 12 canales profundos con una distancia de optodo de 32mm.

RESOLUCIÓN 16 bits por cada canal.
COMUNICACÍON Conexión inalámbrica con el PC mediante Bluetooth.
FRECUENCIA DE MUESTREO 10 Hz para todos los canales.
SOFTWARE Software especializado con filtrado, visualización y análisis en tiempo real.
ALMACENAMIENTO En tiempo real, almacenamiento de datos ilimitado en experimentos de hasta 30 minutos.
ALIMENTACIÓN Al menos 10 horas de uso continuo con al batería de lítio incluida.
DIMENSIONES Dispositivo: 18 x 6.5 x 4.5 cm (Ancho x Alto x Profundo)
Bateria: 7.2 x 2.2 x 3 cm (Ancho x Alto x Profundo)
PESO

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