fNIRS技术因其场景适应性强，运动伪影影响较小，适用人群无禁忌，操作简易快速，同时具备较好的空间分辨率与时间分辨率等优势，目前被广泛的应用于心理学、体育运动、认知神经科学等领域的研究。
在医学领域也被用于评估大脑在执行运动任务、感觉任务、作业执行任务、认知任务时的大脑皮质活动状态和功能水平，为不同疾病的早期预防、诊断和评估提供客观的影像学证据。其任务范式设计通常基于特定的研究目的和实验条件，例如语言流畅性任务(VFT)、N-back任务、Go/No-go任务、Stroop任务、Oddball任务、运动任务、静息态等。
前面已经介绍过N-back、Go/No-Go、Oddball、Stroop、静息态任务以及新型任务范式(可点击下表链接查看详细内容)，本文继续介绍运动范式在fNIRS研究中的应用。
| 石头、剪刀、布：近红外脑功能成像的新任务范式 |
运动任务介绍
fNIRS 运动范式是一种用于研究大脑在运动过程中的功能活动的实验设计和方法。它通过实时测量运动状态下大脑组织中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度的变化，反映大脑的神经活动。
通常要求受试者根据一定的速度或频率进行运动任务，包括用简单的肢体运动、精细化动作控制、自然场景下的活动或运动想象等，是康复医学与运动科学领域的一种常见范式。
常见的 fNIRS 运动范式包括：
1.简单肢体运动范式例如手指的屈伸、上肢下肢的伸展和弯曲等。通过监测大脑运动皮层区域的血氧变化，来了解这些简单动作所对应的神经活动。比如：让被试者以一定的频率和节奏反复屈伸手指，同时使用 fNIRS 设备记录大脑的反应。
上肢、下肢的伸展和弯曲运动
2.复杂运动任务范式像是平衡练习、特定的体育运动动作等。这种范式更能模拟真实的运动情境，探究大脑在处理复杂运动协调和控制时的功能。例如：让被试者进行功率自行车运动的同时，观察大脑相关区域的血氧变化。
被试者在功率自行车运动时，实时fNIRS检测
3.运动想象或被动运动范式，被试者在脑海中想象或被动进行某种运动。例如：要求被试者在被动进行下肢康复训练时，分析大脑在这种状态下的激活模式。
运动任务应用方向和临床研究
运动任务在fNIRS技术中常被用于以下研究方向：
1.体育运动研究，fNIRS技术能够实时监测运动任务中大脑皮层的激活情况，特别是初级感觉运动皮层(PSMC)和运动前皮层(PMC)的激活。这些区域对于运动控制和执行至关重要。
2.在医疗领域，fNIRS被用于研究运动技能的学习和恢复过程，特别是在中风、脑损伤等神经疾病患者的康复中，许多脑卒中运动功能障碍患者通过康复训练、研究运动康复过程，如脑卒中患者在进行康复训练时，观察大脑受损区域的功能恢复情况，制定更精准的康复方案。
3.探究运动与认知的关系，比如研究老年人在进行有氧运动时大脑认知相关区域的血氧变化，评估运动对预防认知衰退的作用。
4.研究患有发育性协调障碍(DCD)的儿童，在进行基本运动任务时大脑的活动模式，为早期干预提供依据。
5.研究神经系统疾病患者的运动功能，如多发性硬化症(MS)患者在行走时大脑的神经调控机制，以改善疾病管理和治疗效果。
运动任务举例应用
研究目的：检测康复治疗过程中的大脑功能变化，使用fNIRS探讨特定康复手段对神经康复促进作用的机制。
实验设计：实验任务为患者在干预治疗前后重复做肘部屈伸运动，每个周期包括15秒的休息 - 任务 - 恢复三个时期，共重复7个周期。观察在治疗前后肘关节屈伸运动中大脑皮层激活强度的变化。
研究结果：治疗后15s内的屈伸运动次数由治疗前的(4.2±3.1)次增加到(5.3±4.1)次；fNIRS结果显示，与基线状态相比，干预治疗后，患侧半球初级运动皮质的皮质激活增加。
图（左）：被试在执行屈伸运动训练时，
HbO2和HHb水平的皮层激活情况。
图（中间）：fNIRS通道的数量根据MNI坐标系统排布在
标准化大脑上，红色和蓝色分别表示HbO水平的增加和减少。
图（右）：15秒内屈伸运动的平均次数。与基线状态相比，
运动性能在统计学上有显著提高
在实际应用中，fNIRS 运动范式有助于我们深入理解大脑与运动之间的关系，为运动康复、运动训练以及神经科学等领域提供重要的理论依据和实践指导。
☞ 参考文献：
[1] Kazuya, Saita,Takashi, Morishita,Hisatomi, Arima et al. Biofeedback effect of hybrid assistive limb in stroke rehabilitation: A proof of concept study using functional near infrared spectroscopy.[J] .PLoS One, 2018, 13: 0.
依瑞德集团近红外脑功能成像系统内置多种不同的方案，通过不同的任务任务范式获取脑血氧变化信号，提取脑激活、脑网络连接等有效的度量参数，可作为不同脑功能障碍疾病辅助诊断和评价的生物学指标,对于疾病的辅助诊断与疗效评估、疗效预测具有重要的临床价值。
此外，结合信号分析方法可提供与治疗相关的大脑皮质激活、脑网络连接变化信息，在病情程度评估、指导治疗以及疗效评价方面具有重要价值。
