Functional near-infrared spectroscopy
ફંક્શનલ નિયર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એફ. એન. આઈ. આર. એસ.) એ ઓપ્ટિકલ મગજ દેખરેખ તકનીક છે જે ફંક્શનલ ન્યુરોઇમેજિંગના હેતુ માટે નિયર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીનો ઉપયોગ કરે છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. નો ઉપયોગ કરીને, મગજની પ્રવૃત્તિને ન્યુરલ પ્રવૃત્તિના પ્રતિભાવમાં થતી કોર્ટિકલ હેમોડાયનેમિક પ્રવૃત્તિનો અંદાજ કાઢવા માટે નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવે છે. ઇ. ઇ. જી. ની સાથે, એફ. એન. આઇ. આર. એસ. એ સૌથી સામાન્ય બિન-આક્રમક ન્યુરોઇમેજિંગ તકનીકોમાંની એક છે જેનો ઉપયોગ પોર્ટેબલ સંદર્ભોમાં થઈ શકે છે. સિગ્નલની સરખામણી ઘણીવાર એફએમઆરઆઈ દ્વારા માપવામાં આવતા બોલ્ડ સિગ્નલ સાથે કરવામાં આવે છે અને તે ઓક્સી-અને ડીઓક્સીહિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતા બંનેમાં ફેરફારોને માપવામાં સક્ષમ છે, પરંતુ તે માત્ર કોર્ટિકલ સપાટીની નજીકના પ્રદેશોમાંથી જ માપી શકાય છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ને ઓપ્ટિકલ ટોપોગ્રાફી (ઓટી) તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે અને કેટલીકવાર તેને ફક્ત એન. આઈ. આર. એસ. તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વર્ણન એફ. એન. આઈ. આર. એસ. નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશના શોષણમાં ફેરફારોથી હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતાનો અંદાજ કાઢે છે. જેમ જેમ પ્રકાશ માથામાંથી પસાર થાય છે અથવા પ્રસરે છે, તે વૈકલ્પિક રીતે પેશીઓ દ્વારા વિખેરાઈ જાય છે અથવા શોષાય છે જેના દ્વારા તે પ્રવાસ કરે છે. કારણ કે હિમોગ્લોબિન નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશનું નોંધપાત્ર શોષક છે, શોષિત પ્રકાશમાં ફેરફારનો ઉપયોગ હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતામાં ફેરફારોને વિશ્વસનીય રીતે માપવા માટે કરી શકાય છે. વિવિધ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. તકનીકો લોહીના જથ્થા અને ઓક્સિજનકરણનો અંદાજ કાઢવા માટે પ્રકાશના પ્રસારની રીતનો પણ ઉપયોગ કરી શકે છે. આ તકનીક સલામત, બિન-આક્રમક છે અને તેનો ઉપયોગ અન્ય ઇમેજિંગ પદ્ધતિઓ સાથે કરી શકાય છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. એ એક બિન-આક્રમક ઇમેજિંગ પદ્ધતિ છે જેમાં નજીકના ઇન્ફ્રારેડ (એન. આઈ. આર.) પ્રકાશના ઘટાડા અથવા અસ્થાયી અથવા ફેસિક ફેરફારોના માપનથી ઉકેલાયેલા ક્રોમોફોર સાંદ્રતાના પ્રમાણને સામેલ કરવામાં આવે છે. આ તકનીક ઓપ્ટિકલ વિંડોનો લાભ લે છે જેમાં (એ) ત્વચા, પેશીઓ અને હાડકાં મોટે ભાગે એન. આઈ. આર. પ્રકાશ (<આઇ. ડી. 1> એન. એમ. સ્પેક્ટ્રલ અંતરાલ) માટે પારદર્શક હોય છે અને (બી) હિમોગ્લોબિન (એચ. બી.) અને ડીઓક્સીજેનેટેડ-હિમોગ્લોબિન (ડીઓક્સી-એચ. બી.) પ્રકાશના મજબૂત શોષક હોય છે. ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ મગજની પેશીઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે છ અલગ અલગ રીતો છેઃ સીધું પ્રસારણ, પ્રસરેલું પ્રસારણ, સ્પેક્યુલર પ્રતિબિંબ, પ્રસરેલું પ્રતિબિંબ, સ્કેટરિંગ અને શોષણ. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. મુખ્યત્વે શોષણ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છેઃ ડીઓક્સી-એચ. બી. અને ઓક્સી-એચ. બી. ના શોષણ વર્ણપટમાં તફાવતો બહુવિધ તરંગલંબાઇ પર પ્રકાશ ક્ષીણતાના ઉપયોગ દ્વારા હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતામાં સંબંધિત ફેરફારોના માપનને મંજૂરી આપે છે. બે અથવા વધુ તરંગલંબાઇ પસંદ કરવામાં આવે છે, જેમાં એક તરંગલંબાઇ ઉપર અને એક 810 એનએમના સમસ્થાનિક બિંદુથી નીચે હોય છે-જેના પર ડીઓક્સી-એચબી અને ઓક્સી-એચબી સમાન શોષણ ગુણાંક ધરાવે છે. સુધારેલા બીયર-લેમ્બર્ટ નિયમ (એમ. બી. એલ. એલ.) નો ઉપયોગ કરીને, સાંદ્રતામાં સંબંધિત ફેરફારોની ગણતરી કુલ ફોટોન માર્ગ લંબાઈના કાર્ય તરીકે કરી શકાય છે. લાક્ષણિક રીતે, પ્રકાશ ઉત્સર્જક અને ડિટેક્ટરને વિષયની ખોપરી પર એક બાજુએ (દરેક ઉત્સર્જક/ડિટેક્ટર જોડી એક જ બાજુએ) મૂકવામાં આવે છે જેથી નોંધાયેલ માપ લંબગોળ માર્ગોને અનુસરતા બેક-સ્કેટર્ડ (પ્રતિબિંબિત) પ્રકાશને કારણે હોય છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ખોપરી ઉપરની ચામડીની નજીક થતા હેમોડાયનેમિક ફેરફારો માટે સૌથી વધુ સંવેદનશીલ છે અને આ સુપરફિસિયલ કલાકૃતિઓને ઘણીવાર પ્રકાશ સ્રોત (ટૂંકા-વિભાજન ડિટેક્ટર્સ) ની નજીક સ્થિત વધારાના પ્રકાશ ડિટેક્ટર્સનો ઉપયોગ કરીને સંબોધવામાં આવે છે. સંશોધિત બીયર-લેમ્બર્ટ કાયદો પ્રકાશની તીવ્રતામાં ફેરફારો સંશોધિત બીયર-લેમ્બર્ટ કાયદો (એમબીએલએલ) દ્વારા હિમોગ્લોબિનની સંબંધિત સાંદ્રતામાં ફેરફારો સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે. બીયર લેમ્બર્ટ-લૉએ હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતા સાથે વ્યવહાર કરવો પડે છે. આ તકનીક પ્રકાશના હળવાશમાં સંબંધિત ફેરફારોને પણ માપે છે તેમજ હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતામાં ફેરફારોને માપવા માટે એમબીએલએલનો ઉપયોગ કરે છે. યુ. એસ. અને યુ. કે. નો ઇતિહાસ 1977માં, જોબ્સિસે અહેવાલ આપ્યો હતો કે એન. આઈ. આર. પ્રકાશમાં મગજની પેશીઓની પારદર્શિતામાં ટ્રાન્સિલ્યુમિનેશનનો ઉપયોગ કરીને પેશીઓમાં ઓક્સિજન સંતૃપ્તિની બિન-આક્રમક અને સતત પદ્ધતિને મંજૂરી આપવામાં આવી હતી. ટ્રાન્સિલ્યુમિનેશન (ફોરવર્ડ-સ્કેટરિંગ) પુખ્ત વયના લોકોમાં લાઇટ એટેન્યુએશનને કારણે મર્યાદિત ઉપયોગીતા ધરાવતું હતું અને તેને ઝડપથી રિફ્લેક્ટન્સ-મોડ આધારિત તકનીકો દ્વારા બદલવામાં આવ્યું હતું-પરિણામે એન. આઈ. આર. એસ. પ્રણાલીઓનો વિકાસ ઝડપથી આગળ વધી રહ્યો છે. પછી, 1985 સુધીમાં, મગજના ઓક્સિજનકરણ પર પ્રથમ અભ્યાસ એમ. ફેરારી દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો. પાછળથી, 1989 માં, યુનિવર્સિટી કોલેજ લંડન ખાતે ડેવિડ ડેલ્પી સાથે કામ કર્યા પછી, હમામાત્સુએ પ્રથમ વ્યાવસાયિક એન. આઈ. આર. એસ. પ્રણાલી વિકસાવીઃ એન. આઈ. આર.-1000 મગજનો ઓક્સિજનકરણ મોનિટર. 1990ના દાયકામાં સેરેબ્રલ ઓક્સિમેટ્રી માટે શરૂઆતમાં એન. આઈ. આર. એસ. પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. 1993 માં, ચાન્સ એટ અલ દ્વારા ચાર પ્રકાશનો. પી. એન. એ. એસ., હોશી અને તમુરા જે. એપલ ફિઝિયોલ, કાટો વગેરે. જે. સી. બી. એફ. એમ., વિલરિંગર અને અન્ય ન્યુરોઝ. ચાલો. પુખ્ત માનવીઓમાં એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ની શક્યતા દર્શાવી. એન. આઈ. આર. એસ. તકનીકોને રેન્ડલ બાર્બર, બ્રિટન ચાન્સ, આર્નો વિલરિંગર, એમ. કોપ, ડી. ટી. ડેલ્પી, એનરિકો ગ્રેટન અને અન્યના કામ દ્વારા વધુ વિસ્તૃત કરવામાં આવી હતી. હાલમાં, પહેરવાલાયક એફએનઆઈઆરએસ વિકસાવવામાં આવી રહ્યા છે. દરમિયાન, જાપાનમાં, 80ના દાયકાના મધ્યમાં, હિટાચી લિમિટેડની કેન્દ્રીય સંશોધન પ્રયોગશાળાના જાપાની સંશોધકોએ 70-પિકોસેકન્ડ કિરણોના પલ્સનો ઉપયોગ કરીને એન. આઈ. આર. એસ. આધારિત મગજની દેખરેખ પ્રણાલીનું નિર્માણ કરવાનું નક્કી કર્યું. આ પ્રયાસ ત્યારે પ્રકાશમાં આવ્યો જ્યારે ટીમે તેમના અગ્રણી નિષ્ણાત ડૉ. હાઈડેકી કોઇઝુમી સાથે જાન્યુઆરી 1995માં "ઓપ્ટિકલ ટોપોગ્રાફી" ના સિદ્ધાંતની જાહેરાત કરવા માટે એક ખુલ્લી પરિસંવાદનું આયોજન કર્યું હતું. હકીકતમાં, "ઓપ્ટિકલ ટોપોગ્રાફી" શબ્દ "1-પરિમાણીય માહિતી સાથે જોડાયેલા 2-પરિમાણીય મેપિંગ" અથવા ટોપોગ્રાફી પર પ્રકાશનો ઉપયોગ કરવાના ખ્યાલ પરથી ઉતરી આવ્યો છે. 2001 માં ફ્રીક્વન્સી ડોમેન પર આધારિત તેમના પ્રથમ એફએનઆઇઆરએસ (અથવા ઓપ્ટિકલ ટોપોગ્રાફી, જેમ તેઓ તેને કહે છે) ઉપકરણને લોન્ચ કરવામાં આ વિચારનો સફળતાપૂર્વક અમલ કરવામાં આવ્યો હતોઃ હિટાચી ઇટીજી-100. પાછળથી, નાગોયા યુનિવર્સિટીમાં પીએચડી કરનાર હારુમી ઓઇશીએ 2003માં પ્રોફેસર તોરુ કિનોશિતાની દેખરેખ હેઠળ "ભાષા શીખનારાઓની કોર્ટિકલ એક્ટિવેશન પેટર્ન ઇટીજી-100 દ્વારા માપવામાં આવે છે" વિષય સાથે તેમના ડોક્ટરલ નિબંધને પ્રકાશિત કર્યો-જે એફએનઆઈઆરએસના ઉપયોગ પર નવી સંભાવના રજૂ કરે છે. ત્યારથી કંપની ઇટીજી શ્રેણીને આગળ ધપાવી રહી છે. સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક તકનીકો હાલમાં, એફ. એન. આઈ. આર. સ્પેક્ટ્રોસ્કોપીની ત્રણ પદ્ધતિઓ છેઃ સતત તરંગ 2. આવર્તન ક્ષેત્ર 3. ટાઈમ-ડોમેન કન્ટિન્યુઅસ વેવ (CW) સિસ્ટમ સતત આવર્તન અને કંપનવિસ્તાર સાથે પ્રકાશ સ્રોતોનો ઉપયોગ કરે છે. હકીકતમાં, એમ. બી. એલ. એલ. સાથે એચ. બી. ઓ. સાંદ્રતામાં સંપૂર્ણ ફેરફારોને માપવા માટે, આપણે ફોટોન પાથ-લંબાઈ જાણવાની જરૂર છે. જો કે, સી. ડબલ્યુ.-એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ફોટોન માર્ગ-લંબાઈનું કોઈ જ્ઞાન પ્રદાન કરતું નથી, તેથી એચ. બી. ઓ. સાંદ્રતામાં ફેરફારો અજ્ઞાત માર્ગ-લંબાઈ સાથે સંબંધિત છે. ઘણી સી. ડબલ્યુ.-એફ. એન. આઈ. આર. એસ. વ્યાપારી પ્રણાલીઓ કોમ્પ્યુટરાઈઝ્ડ મોન્ટે-કાર્લો સિમ્યુલેશન અને ભૌતિક નમૂનાઓમાંથી મેળવેલા ફોટોન પાથ-લંબાઈના અંદાજનો ઉપયોગ કરે છે, જેથી હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતાના ચોક્કસ જથ્થાનો અંદાજ લગાવી શકાય. જ્યાં ઓપ્ટિકલ ડેન્સિટી અથવા એટેન્યુએશન છે, ઉત્સર્જિત પ્રકાશની તીવ્રતા છે, પ્રકાશની તીવ્રતા માપવામાં આવે છે, એટેન્યુએશન ગુણાંક છે, ક્રોમોફોમોર સાંદ્રતા છે, સ્રોત અને ડિટેક્ટર વચ્ચેનું અંતર છે અને તે વિભેદક પાથ લંબાઈ પરિબળ છે, અને તે સ્કેટરિંગ સાથે સંકળાયેલ ભૌમિતિક પરિબળ છે. જ્યારે ક્ષીણતા ગુણાંક જાણીતા થાય છે, ત્યારે સતત સ્કેટરિંગ લોસ ધારવામાં આવે છે, અને માપનને સમયની સાથે અલગ રીતે ગણવામાં આવે છે, ત્યારે સમીકરણ નીચે પ્રમાણે ઘટાડે છેઃ કુલ સુધારેલ ફોટોન પાથ-લંબાઈ ક્યાં છે. બેવડી તરંગલંબાઇ પ્રણાલીનો ઉપયોગ કરીને, એચ. બી. ઓ. 2 અને એચ. બી. માટેના માપને મેટ્રિક્સ સમીકરણમાંથી ઉકેલી શકાય છેઃ તેમની સરળતા અને ખર્ચ-અસરકારકતાને કારણે, સી. ડબલ્યુ.-એફ. એન. આઈ. આર. એસ. એ કાર્યાત્મક એન. આઈ. આર. એસ. નું અત્યાર સુધીનું સૌથી સામાન્ય સ્વરૂપ છે કારણ કે તે બનાવવા માટે સૌથી સસ્તું છે, વધુ ચેનલો સાથે લાગુ પડે છે, અને ઉચ્ચ અસ્થાયી રીઝોલ્યુશન સુનિશ્ચિત કરે છે. જો કે, તે શોષણ અને સ્કેટરિંગ ફેરફારો વચ્ચે તફાવત કરતું નથી, અને સંપૂર્ણ શોષણ મૂલ્યોને માપી શકતું નથીઃ જેનો અર્થ છે કે તે ફક્ત HbO સાંદ્રતામાં સંબંધિત ફેરફાર માટે સંવેદનશીલ છે. તેમ છતાં, સીડબ્લ્યુ-આધારિત ઉપકરણોની સરળતા અને ખર્ચ-અસરકારકતા સંખ્યાબંધ તબીબી કાર્યક્રમો માટે પોતાને સૌથી અનુકૂળ સાબિત કરે છેઃ નવજાત સંભાળ, દર્દી દેખરેખ પ્રણાલીઓ, ફેલાયેલી ઓપ્ટિકલ ટોમોગ્રાફી વગેરે. વધુમાં, તેની પોર્ટેબિલિટીને કારણે, વાયરલેસ સીડબ્લ્યુ સિસ્ટમ્સ વિકસાવવામાં આવી છે-જે વ્યક્તિઓને ફરતી, તબીબી અને રમતગમતના વાતાવરણમાં દેખરેખ રાખવાની મંજૂરી આપે છે. ફ્રિક્વન્સી ડોમેન ફ્રિક્વન્સી ડોમેન (એફ. ડી.) સિસ્ટમમાં એન. આઈ. આર. લેસર સ્રોતોનો સમાવેશ થાય છે જે 100 મેગાહર્ટઝની નજીક ફ્રિક્વન્સી પર એમ્પ્લિટ્યુડ-મોડ્યુલેટેડ સાઇનસોઇડ પ્રદાન કરે છે. એફ. ડી.-એફ. એન. આઈ. આર. એસ. પેશીઓમાંથી પ્રકાશની હળવીકરણ, તબક્કાની પાળી અને સરેરાશ માર્ગ લંબાઈને માપે છે. બહુ-અંતર, જે એફ. ડી.-એફ. એન. આઈ. આર. એસ. નો એક ભાગ છે, તે ત્વચાના રંગમાં તફાવતો પ્રત્યે અસંવેદનશીલ છે-વિષયની વિવિધતાને ધ્યાનમાં લીધા વિના સતત પરિણામો આપે છે. બેક-સ્કેટર્ડ સિગ્નલના કંપનવિસ્તાર અને તબક્કામાં ફેરફારો પેશીઓના શોષણ અને સ્કેટરિંગ ગુણાંકનું સીધું માપન પ્રદાન કરે છે, આમ ફોટોન પાથ-લંબાઈ વિશેની માહિતીની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે; અને ગુણાંકમાંથી આપણે હેમોડાયનેમિક પરિમાણોની સાંદ્રતામાં ફેરફારો નક્કી કરીએ છીએ. મોડ્યુલેટેડ લેસરો તેમજ ફેસિક માપનની જરૂરિયાતને કારણે, એફ. ડી. સિસ્ટમ-આધારિત ઉપકરણો સીડબ્લ્યુ-આધારિત ઉપકરણો કરતાં વધુ તકનીકી રીતે જટિલ (તેથી વધુ ખર્ચાળ અને ઘણું ઓછું પોર્ટેબલ) છે. જો કે, આ પ્રણાલી એચ. બી. ઓ. અને એચ. બી. આર. ની સંપૂર્ણ સાંદ્રતા પ્રદાન કરવામાં સક્ષમ છે. ટાઇમ ડોમેન ટાઇમ ડોમેન (ટીડી) સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે પિકોસેકંડના ક્રમમાં-લગભગ 70 પી. એસ. ની પલ્સ લંબાઈ સાથે ટૂંકા એન. આઈ. આર. પલ્સ રજૂ કરે છે. ઉડાનના સમયના માપન દ્વારા, ઉકેલાયેલા સમયને પ્રકાશની ઝડપ દ્વારા વિભાજીત કરીને ફોટોન માર્ગ-લંબાઈનું સીધું નિરીક્ષણ કરી શકાય છે. હેમોડાયનેમિક ફેરફારો વિશેની માહિતી બેક-સ્કેટર્ડ સિગ્નલના ક્ષીણતા, ક્ષય અને સમય પ્રોફાઇલમાં મળી શકે છે. આ માટે ફોટોન-ગણતરી તકનીક રજૂ કરવામાં આવી છે, જે રેખીયતા જાળવવા માટે દર 100 પલ્સ માટે 1 ફોટોનની ગણતરી કરે છે. ટી. ડી.-એફ. એન. આઈ. આર. એસ. માં ધીમા નમૂનાનો દર તેમજ મર્યાદિત સંખ્યામાં તરંગલંબાઇ હોય છે. ફોટોન-ગણતરી ઉપકરણ, હાઇ-સ્પીડ ડિટેક્શન અને હાઇ-સ્પીડ ઉત્સર્જકોની જરૂરિયાતને કારણે, સમય-ઉકેલાયેલી પદ્ધતિઓ સૌથી મોંઘી અને તકનીકી રીતે જટિલ છે. ટીડી આધારિત ઉપકરણો સંપૂર્ણપણે સ્થિર, જગ્યાનો વપરાશ કરતા, બનાવવા માટે સૌથી મુશ્કેલ, સૌથી મોંઘા, સૌથી મોટા અને સૌથી ભારે હોય છે. તેમ છતાં, તેઓ સૌથી વધુ ઊંડાઈ સંવેદનશીલતા ધરાવે છે અને બેઝલાઇન હિમોગ્લોબિનની સાંદ્રતા અને ઓક્સિજનકરણના સૌથી સચોટ મૂલ્યો રજૂ કરવામાં સક્ષમ છે. ડિફ્યુઝ કોરિલેશન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી ડિફ્યુઝ કોરિલેશન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (ડીસીએસ) એક બિન-આક્રમક ઓપ્ટિકલ ઇમેજિંગ તકનીક છે જે ફરતા લાલ રક્તકણોના ગતિશીલ સ્કેટરિંગ દ્વારા પેદા થતા અસ્થાયી પ્રકાશની તીવ્રતાના વધઘટને માપવા દ્વારા સ્થાનિક માઇક્રોવેસ્ક્યુલર મગજનો રક્ત પ્રવાહ માપવા માટે સુસંગત નજીકના ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશનો ઉપયોગ કરે છે. ગતિશીલ કોષોમાંથી આ ગતિશીલ સ્કેટરિંગ શોધાયેલ તીવ્રતાને અસ્થાયી રીતે વધઘટ કરવા માટેનું કારણ બને છે. આ વધઘટને એક જ સ્પેકલના ટેમ્પોરલ ઇન્ટેન્સિટી ઓટોકોરિલેશન કર્વ દ્વારા માપી શકાય છે. મગજના રક્ત પ્રવાહની અનુક્રમણિકા મેળવવા માટે સ્વ-સહસંબંધ વળાંકના ક્ષયને સહસંબંધ પ્રસરણ સમીકરણના ઉકેલ સાથે ફીટ કરવામાં આવે છે. સિસ્ટમ ડિઝાઇન ઓછામાં ઓછા બે ઓપન-સોર્સ એફએનઆઇઆરએસ મોડેલો ઓનલાઇન ઉપલબ્ધ છેઃ http://www.opennirs.org https://openfnirs.org ડેટા એનાલિસિસ સોફ્ટવેર HOMER3 HOMER3 વપરાશકર્તાઓને મગજના સક્રિયકરણના અંદાજો અને નકશા મેળવવાની મંજૂરી આપે છે. તે એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ડેટાનું વિશ્લેષણ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી મેટલેબ સ્ક્રિપ્ટ્સનો સમૂહ છે. સ્ક્રિપ્ટ્સનો આ સમૂહ 1990ના દાયકાની શરૂઆતથી પ્રથમ ફોટોન સ્થળાંતર ઇમેજિંગ ટૂલબોક્સ તરીકે, પછી HOMER1 અને HOMER2 અને હવે HOMER3 તરીકે વિકસિત થયો છે. એન. આઈ. આર. એસ. ટૂલબોક્સ આ ટૂલબોક્સ કાર્યાત્મક નિયર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એફ. એન. આઈ. આર. એસ.) ના વિશ્લેષણ માટે મેટલેબ-આધારિત સાધનોનો સમૂહ છે. આ ટૂલબોક્સ + નીર્સ નેમસ્પેસને વ્યાખ્યાયિત કરે છે અને તેમાં સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ, ડિસ્પ્લે અને એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ડેટાના આંકડા માટે સાધનોની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે. આ ટૂલબોક્સ મેટલેબના વર્ગો અને નેમસ્પેસના ઓબ્જેક્ટ-ઓરિએન્ટેડ માળખાની આસપાસ બનાવવામાં આવ્યું છે. એટલાસવ્યૂઅર એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ડેટાને મગજના નમૂના પર વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવાની મંજૂરી આપે છે. વધુમાં, તે વપરાશકર્તાને પ્રોબ્સ ડિઝાઇન કરવાની પણ મંજૂરી આપે છે જે આખરે કોઈ વિષય પર મૂકી શકાય છે. એપ્લિકેશન મગજ-કમ્પ્યુટર ઇન્ટરફેસ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ને મગજ-કમ્પ્યુટર ઇન્ટરફેસ સિસ્ટમ્સ માટે નિયંત્રણ સંકેત તરીકે સફળતાપૂર્વક અમલમાં મૂકવામાં આવ્યું છે. હાયપોક્સિયા અને ઊંચાઈનો અભ્યાસ ઓક્સિજનની આપણી સતત જરૂરિયાત સાથે, આપણા શરીરમાં બહુવિધ પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી છે જે ઓક્સિજનનું સ્તર શોધી કાઢે છે, જે બદલામાં હાયપોક્સિયાનો સામનો કરવા માટે યોગ્ય પ્રતિક્રિયાઓ સક્રિય કરી શકે છે અને ઉચ્ચ ઓક્સિજન પુરવઠો પેદા કરી શકે છે. વધુમાં, ઓક્સિજનના અભાવ સામે શારીરિક પ્રતિક્રિયામાં અંતર્ગત શારીરિક તંત્રને સમજવું ખૂબ મહત્વનું છે અને એન. આઈ. આર. એસ. ઉપકરણો સંશોધનના આ ક્ષેત્રમાં એક મહાન સાધન સાબિત થયા છે. મગજ મેપિંગ કાર્યાત્મક જોડાણ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. માપનનો ઉપયોગ કાર્યાત્મક જોડાણની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે. મલ્ટી-ચેનલ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. માપન ચેતા સક્રિયકરણનો ભૌગોલિક નકશો બનાવે છે, જેમાં અવકાશી રીતે અલગ થયેલી ઘટનાઓ વચ્ચેના અસ્થાયી સહસંબંધનું વિશ્લેષણ કરી શકાય છે. કાર્યાત્મક જોડાણનું મૂલ્યાંકન સામાન્ય રીતે રસના અવકાશી રીતે અલગ પ્રદેશો (આરઓઆઈ) ના હેમોડાયનેમિક પ્રતિસાદો વચ્ચેના સહસંબંધની દ્રષ્ટિએ કરવામાં આવે છે. મગજના અભ્યાસોમાં, કાર્યાત્મક જોડાણ માપન સામાન્ય રીતે વિશ્રામી સ્થિતિના દર્દીના ડેટા માટે લેવામાં આવે છે, તેમજ ઉત્તેજના દાખલાઓ પર રેકોર્ડ કરાયેલ ડેટા. એફ. એમ. આર. આઈ. ના સંદર્ભમાં એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ની ઓછી કિંમત, પોર્ટેબિલિટી અને ઉચ્ચ અસ્થાયી રિઝોલ્યુશન, આ પ્રકૃતિના અભ્યાસોમાં અત્યંત ફાયદાકારક સાબિત થયા છે. સેરેબ્રલ ઓક્સિમેટ્રી એન. આઈ. આર. એસ. મોનિટરિંગ ઘણી રીતે મદદરૂપ છે. સમય પહેલા જન્મેલા શિશુઓ પર મગજનો હાયપોક્સિયા અને હાયપરોક્સિયા ઘટાડવાની પ્રવૃત્તિઓની વિવિધ પેટર્ન સાથે દેખરેખ રાખી શકાય છે. તે કાર્ડિયોપલ્મોનરી બાયપાસમાં અસરકારક સહાય છે, દર્દીના પરિણામોમાં સુધારો કરવા અને ખર્ચ ઘટાડવા અને લાંબા સમય સુધી રહેવા માટે ભારપૂર્વક માનવામાં આવે છે. આઘાતજનક મગજની ઈજા ધરાવતા દર્દીઓ સાથે એન. આઈ. આર. એસ. ના ઉપયોગ માટે અનિર્ણિત પરિણામો છે, તેથી તે તારણ કાઢવામાં આવ્યું છે કે તે એક સંશોધન સાધન હોવું જોઈએ. ડિફ્યુઝ ઓપ્ટિકલ ટોમોગ્રાફી ડિફ્યુઝ ઓપ્ટિકલ ટોમોગ્રાફી એ ડિફ્યુઝ ઓપ્ટિકલ ઇમેજિંગનું 3D વર્ઝન છે. ફેલાયેલી ઓપ્ટિકલ છબીઓ એન. આઈ. આર. એસ. અથવા ફ્લોરોસન્સ-આધારિત પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે. આ છબીઓનો ઉપયોગ 3D વોલ્યુમેટ્રિક મોડેલ વિકસાવવા માટે થઈ શકે છે જેને ડિફ્યુઝ ઓપ્ટિકલ ટોમોગ્રાફી તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. કેપ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ઇલેક્ટ્રોડ સ્થાનોને વિવિધ લેઆઉટનો ઉપયોગ કરીને વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે, જેમાં આંતરરાષ્ટ્રીય <આઇ. ડી. 1> સિસ્ટમ દ્વારા નિર્દિષ્ટ નામો અને સ્થાનો તેમજ અન્ય લેઆઉટનો સમાવેશ થાય છે, જે ખાસ કરીને દરેક સ્થાન વચ્ચે સુસંગત 30 મીમી અંતર જાળવવા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સની પ્રમાણભૂત સ્થિતિ ઉપરાંત, ટૂંકા વિભાજન ચેનલો ઉમેરી શકાય છે. ટૂંકી વિભાજન ચેનલો ખોપરી ઉપરની ચામડીના સંકેતોને માપવાની મંજૂરી આપે છે. ટૂંકા વિભાજન ચેનલો ખોપરી ઉપરની ચામડીમાંથી આવતા સંકેતને માપે છે, તેથી તેઓ સુપરફિસિયલ સ્તરોના સંકેતને દૂર કરવાની મંજૂરી આપે છે. આ મગજની વાસ્તવિક પ્રતિક્રિયાને પાછળ છોડી દે છે. શોર્ટ સેપરેશન ચેનલ ડિટેક્ટર્સ સામાન્ય રીતે સ્રોતથી 8 મીમી દૂર મૂકવામાં આવે છે. તેઓ ચોક્કસ દિશામાં અથવા ડિટેક્ટરની સમાન દિશામાં હોવાની જરૂર નથી. કાર્યાત્મક ન્યુરોઇમેજિંગ કાર્યાત્મક ન્યુરોઇમેજિંગ પદ્ધતિ તરીકે એફ. એન. આઈ. આર. એસ. નો ઉપયોગ ન્યુરો-વેસ્ક્યુલર કપલિંગના સિદ્ધાંત પર આધાર રાખે છે જેને હીમોડાયનેમિક રિસ્પોન્સ અથવા બ્લડ-ઓક્સિજન-લેવલ ડિપેન્ડન્ટ (બી. ઓ. એલ. ડી.) રિસ્પોન્સ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. આ સિદ્ધાંત એફએમઆરઆઈ તકનીકોનો મુખ્ય ભાગ પણ બનાવે છે. ન્યુરો-વેસ્ક્યુલર કપલિંગ દ્વારા, ન્યુરોનલ પ્રવૃત્તિ સ્થાનિક મગજનો રક્ત પ્રવાહમાં સંબંધિત ફેરફારો સાથે જોડાયેલી છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. અને એફ. એમ. આર. આઈ. સમાન શારીરિક ફેરફારો માટે સંવેદનશીલ હોય છે અને ઘણીવાર તુલનાત્મક પદ્ધતિઓ હોય છે. એફ. એમ. આર. આઈ. અને એફ. એન. આઈ. આર. એસ. સંબંધિત અભ્યાસો જ્ઞાનાત્મક કાર્યોમાં અત્યંત સહસંબંધિત પરિણામો દર્શાવે છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ને એફ. એમ. આર. આઈ. કરતાં ખર્ચ અને પોર્ટેબિલિટીમાં ઘણા ફાયદા છે, પરંતુ પ્રકાશ ઉત્સર્જક શક્તિમાં મર્યાદાઓને કારણે 4 સે. મી. થી વધુ ઊંડાણવાળી કોર્ટિકલ પ્રવૃત્તિને માપવા માટે તેનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી અને તે વધુ મર્યાદિત અવકાશી રીઝોલ્યુશન ધરાવે છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. માં કાર્યાત્મક હેતુઓ માટે ડિફ્યુઝ ઓપ્ટિકલ ટોમોગ્રાફી (ડીઓટી/એન. આઈ. આર. ડી. ઓ. ટી.) નો ઉપયોગ સામેલ છે. મલ્ટિપ્લેક્સિંગ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ચેનલો મગજની પ્રવૃત્તિના 2ડી ટોપોગ્રાફિક કાર્યાત્મક નકશાને મંજૂરી આપી શકે છે. હિટાચી ઇટીજી-4000, આર્ટિનિસ ઓક્સીમોન, એનઆઇઆરએક્સ એનઆઇઆરએસકાઉટ, વગેરે સાથે) બહુવિધ ઉત્સર્જક અંતરનો ઉપયોગ કરતી વખતે 3D ટોમોગ્રાફિક નકશા બનાવવા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. હાયપરસ્કેનિંગમાં વિવિધ સામાજિક પરિસ્થિતિઓમાં આંતરવૈયક્તિક (સમગ્ર-મગજ) ચેતા સહસંબંધોની તપાસ કરવા માટે એક સાથે બે અથવા વધુ મગજનું નિરીક્ષણ કરવામાં આવે છે, જે જીવંત મગજ-થી-મગજની સામાજિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની તપાસ માટે યોગ્ય પદ્ધતિ તરીકે એફ. એન. આઈ. આર. એસ. સાબિત કરે છે. વર્ચ્યુઅલ અને સંવર્ધિત વાસ્તવિકતા આધુનિક એફ. એન. આઈ. આર. એસ. પ્રણાલીઓ મગજ-કમ્પ્યુટર ઇન્ટરફેસ, ન્યુરો પુનર્વસન અથવા સામાજિક ધારણા પરના અભ્યાસોમાં વર્ચ્યુઅલ અથવા સંવર્ધિત વાસ્તવિકતા સાથે જોડાયેલી છે. સંગીતનાં સાધનો વગાડતી વખતે સંગીતકારોની મગજની પ્રવૃત્તિ પર નજર રાખવા માટે સંગીત અને મગજ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. નો ઉપયોગ કરી શકાય છે. ફાયદા અને ગેરફાયદા એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ના ફાયદાઓ અન્ય બાબતોની સાથે છેઃ બિન-આક્રમકતા, ઓછી કિંમતની પદ્ધતિઓ, સંપૂર્ણ સલામતી, ઉચ્ચ અસ્થાયી રીઝોલ્યુશન, અન્ય ઇમેજિંગ પદ્ધતિઓ સાથે સુસંગતતા અને બહુવિધ હેમોડાયનેમિક બાયોમાર્કર્સ. જો કે, કોઈ પણ વ્યવસ્થા મર્યાદાઓથી મુક્ત નથી. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. માટે તેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ મગજની ઓછી સંવેદનશીલતા, ઓછી અવકાશી રીઝોલ્યુશન અને છીછરા પ્રવેશની ઊંડાઈ. ભવિષ્યની દિશાઓ કેટલીક મર્યાદાઓ હોવા છતાં, એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ઉપકરણો પ્રમાણમાં નાના, હળવા, પોર્ટેબલ અને પહેરવાલાયક હોય છે. આ સુવિધાઓને કારણે, ઉપકરણો માટેની એપ્લિકેશનો આશ્ચર્યજનક છે-જે તેમને ઘણા જુદા જુદા દૃશ્યોમાં સરળતાથી સુલભ બનાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તેઓ ક્લિનિક, વૈશ્વિક આરોગ્ય, કુદરતી વાતાવરણ અને આરોગ્ય ટ્રેકર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. આખરે, હોસ્પિટલોમાં ભવિષ્યમાં જોખમ ધરાવતી વ્યક્તિઓ ન્યુરોમોનિટરિંગ અને ન્યુરો પુનર્વસનથી લાભ મેળવી શકે છે જે એફ. એન. આઈ. આર. એસ. પ્રદાન કરી શકે છે. લશ્કરી અને પ્રથમ પ્રતિભાવ આપનાર કામગીરીઓમાં, જ્ઞાનાત્મક કાર્યોનું વાસ્તવિક સમયનું નિરીક્ષણ અને તેને ચાલુ કાર્ય, કામગીરીના પરિણામો અને કર્મચારીઓની વર્તણૂકીય ગતિશીલતા સાથે સંબંધિત કરવું મદદરૂપ થઈ શકે છે. હવે બજારમાં સંપૂર્ણપણે વાયરલેસ રિસર્ચ ગ્રેડ એફ. એન. આઈ. આર. એસ. સિસ્ટમ્સ છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. અન્ય ન્યુરોઇમેજિંગ તકનીકોની સરખામણીમાં ન્યુરોઇમેજિંગ ઉપકરણોની સરખામણી અને વિરોધાભાસ કરતી વખતે ટેમ્પોરલ રિઝોલ્યુશન, અવકાશી રિઝોલ્યુશન અને સ્થિરતાની માત્રાને જોવી મહત્વપૂર્ણ છે. ખાસ કરીને, EEG (ઇલેક્ટ્રોએન્સેફાલોગ્રાફ) અને MEG (મેગ્નેટોએન્સેફાલોગ્રાફી) માં ઉચ્ચ અસ્થાયી રીઝોલ્યુશન હોય છે, પરંતુ અવકાશી રીઝોલ્યુશન ઓછું હોય છે. ઇ. ઇ. જી. માં એમ. ઇ. જી. કરતા વધુ ગતિશીલતા પણ છે. એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ને જોતા, તેઓ ઇ. ઇ. જી. જેવા જ હોય છે. તેમની પાસે ઉચ્ચ સ્તરની ગતિશીલતા તેમજ અસ્થાયી રીઝોલ્યુશન છે, અને તેમની પાસે ઓછી અવકાશી રીઝોલ્યુશન છે. પી. ઈ. ટી. સ્કેન અને એફ. એમ. આર. આઈ. ને એકસાથે જૂથબદ્ધ કરવામાં આવે છે, જો કે તે અન્ય ન્યુરોઇમેજિંગ સ્કેનથી અલગ છે. તેઓ ઉચ્ચ સ્તરની સ્થિરતા, મધ્યમ/ઉચ્ચ અવકાશી રીઝોલ્યુશન અને નીચા અસ્થાયી રિઝોલ્યુશન ધરાવે છે. આ તમામ ન્યુરોઇમેજિંગ સ્કેન મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે અને મૂલ્યવાન છે, જો કે તેમની અલગ લાક્ષણિકતાઓ છે. અન્ય તમામ હકીકતોમાં, જે બાબત એફ. એન. આઈ. આર. એસ. ને રસનો વિશેષ મુદ્દો બનાવે છે તે એ છે કે તે આમાંની કેટલીક પદ્ધતિઓ સાથે સુસંગત છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ એમ. આર. આઈ., ઇ. ઇ. જી. અને એમ. ઇ. જી. નિયર-ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી ડિફ્યુઝ ઓપ્ટિકલ ટોમોગ્રાફી ફંક્શનલ ન્યુરોઇમેજિંગ કોગ્નિટિવ ન્યુરોસાયન્સ ધ સોસાયટી ફોર ફંક્શનલ નિયર ઇન્ફ્રારેડ સોસાયટી (બાહ્ય કડી) ગ્લોબલ એફએનઆઇઆરએસ (બાહ્ય કડી) વીઆર વાતાવરણમાં અભ્યાસ માટે રચાયેલ મોબાઇલ એફએનઆઇઆરએસ સિસ્ટમનું ઉદાહરણ સોટેરિક્સ મેડિકલ એફએનઆઇઆરએસ કોર્ટેક સોલ્યુશન્સ એફએનઆઇઆરએસ ન્યુરલ સિંક્રોની સંદર્ભો ન્યુરોઇમેજિંગ ઓપ્ટિકલ ઇમેજિંગ