在中风幸存者和健康对照组进行不同持续时间的双任务行走实验期间，前额叶皮层功能性近红外光谱测量的会话间可靠性

《Neuroscience》：Inter-session reliability of prefrontal cortex functional near-infrared spectroscopy measures during dual-task walking protocols of different duration in stroke survivors and healthy controls

本研究探讨脑卒中患者与健康对照组在双任务步行中fNIRS检测前额叶皮层血红蛋白浓度（HbO/HbR）的可靠性，比较2分钟单间隔与4×30秒分块协议。结果显示分块协议的HbO/HbR可靠性更高（0.52-0.89），而2分钟协议可靠性较低（0.38-0.71），可能与长时间任务中分心减少有关；步态参数在两种协议中均表现良好可靠性（0.67-0.92）。建议采用分块短时协议以提升神经活动检测稳定性，并需优化基线测量以减少分心干扰。

　　这项研究聚焦于中风患者和健康对照组在执行双任务步行时，功能性近红外光谱（fNIRS）所测得的前额叶皮层（PFC）氧合血红蛋白（HbO）和脱氧血红蛋白（HbR）浓度的测量可靠性。研究团队希望通过分析不同步行协议对测量结果的影响，为中风康复提供更科学的依据。双任务步行通常指在行走过程中同时完成一项认知任务，例如回忆单词或解决简单数学问题。这种任务形式能够更全面地反映大脑在复杂活动中的协调能力，同时对患者的运动控制和神经适应性提出更高要求。

研究发现，HbO和HbR的测量可靠性在两种不同的步行协议中表现不一。具体而言，在持续2分钟的单任务步行中，PFC区域的HbO和HbR浓度测量可靠性较低，而在由四个30秒步行间隔组成的块设计协议中，可靠性则处于良好到优秀的水平。这一结果可能与多个因素有关，例如在较长时间的步行过程中，PFC的激活水平相对较高，尤其是在行走开始阶段，这种激活可能与任务的复杂性、个体的身体状况以及神经功能障碍相关。此外，长时间的步行可能导致更多的自发性神经活动，例如思维游离，从而影响测量的稳定性。相比之下，较短的步行协议通过多次重复测量，有助于减少这些干扰因素，提高数据的一致性。

研究还指出，空间-时间步态参数（如步速、步长、步幅和步幅变异性）在2分钟的单任务步行中表现出略好的可靠性，而在30秒的块设计协议中，其可靠性则更加稳定。这表明，较长的步行时间虽然能提供更丰富的步态数据，但也可能引入更多的变量，影响测量结果的准确性。因此，对于中风康复研究而言，采用较短的块设计协议可能是更优的选择，因为这种设计可以减少干扰因素，同时仍然能够获取足够的步态信息。

研究团队在实验设计上采用了两种不同的步行协议：一种是持续2分钟的单任务步行，另一种是由四个30秒步行间隔组成的块设计协议。两种协议均要求参与者在行走过程中执行一项认知任务，以评估其在双任务条件下的神经活动和运动表现。这种设计有助于更准确地捕捉大脑在不同时间尺度下的反应模式，同时也为研究者提供了比较不同协议可靠性的机会。

参与者包括12名中风患者（平均年龄64.1岁，6名女性）和19名健康对照者（平均年龄71.3岁，14名女性）。研究团队对参与者进行了严格的筛选，确保他们符合一定的年龄范围（50至85岁）和步行能力要求（能够独立行走至少6分钟）。此外，中风患者需要有偏瘫或轻度运动功能障碍，以符合研究条件。这些筛选标准有助于确保研究结果的代表性和有效性。

在数据采集过程中，研究团队使用了fNIRS技术，该技术能够通过测量大脑中氧合和脱氧血红蛋白的浓度变化，来评估神经活动的强度和模式。与传统的脑电图（EEG）技术相比，fNIRS在运动过程中受到的干扰较少，因此更适合用于评估步行时的神经活动。然而，目前关于fNIRS在双任务步行中的测量可靠性研究仍较为有限，且现有研究的协议设计存在较大差异。例如，一些研究使用了较短的步行时间（如30秒），而另一些则采用了更长的步行时间（如5至10分钟或更久）。这些差异可能导致研究结果之间的不一致性，因此需要进一步探讨不同步行时间对测量可靠性的影响。

研究团队在实验中发现，中风患者和健康对照组在不同步行协议下的HbO和HbR浓度测量可靠性存在显著差异。对于中风患者而言，在2分钟的单任务步行中，HbO和HbR的测量可靠性较低，而在30秒的块设计协议中，可靠性则明显提高。这一结果可能与中风患者在执行双任务时需要更高的神经资源投入有关，因为他们的大脑在完成认知任务时可能需要更多的激活来维持步态的稳定性。此外，较短的步行时间可能减少了思维游离等自发性神经活动的发生，从而提高了测量的准确性。

相比之下，健康对照组在两种协议下的HbO和HbR测量可靠性差异较小，但总体上仍处于良好到优秀的水平。这可能表明，健康个体在双任务步行中能够更好地协调神经活动，从而减少测量误差。然而，对于中风患者而言，由于其神经功能受损，HbO和HbR的测量可靠性在长时间步行中可能受到更大的影响。因此，研究团队建议在未来的实验中采用较短的块设计协议，以提高测量的可靠性，同时减少潜在的干扰因素。

此外，研究还提到，为了进一步提高fNIRS在双任务步行中的测量可靠性，未来的研究可以考虑采用一些策略来减少思维游离的发生。例如，在实验前安排一个熟悉化阶段，让参与者提前适应实验流程和设备，从而减少因不熟悉而产生的误差。同时，研究团队还指出，实施一个熟悉化阶段可能有助于减少练习效应，即参与者在重复测试过程中因熟悉实验步骤而导致的性能提升，从而确保测量结果的真实性和客观性。

研究结果还对步行训练和康复干预提供了重要的参考价值。由于中风患者在双任务步行中表现出的神经活动和步态参数的改变，研究团队建议在康复训练中采用更系统化的策略，以促进神经适应性和运动功能的恢复。例如，通过调整认知任务的复杂度，可以帮助患者更有效地利用大脑资源，从而提高步态的稳定性。此外，研究还指出，未来的康复干预研究可以结合fNIRS技术，以更精确地评估神经活动的变化，从而优化康复方案。

总的来说，这项研究为理解中风患者在双任务步行中的神经活动和步态参数提供了新的视角，同时也为fNIRS技术在康复研究中的应用提供了实证依据。研究团队通过比较不同步行时间对测量可靠性的影响，为未来的研究提供了方向。他们建议采用较短的块设计协议，以提高测量的可靠性，同时减少潜在的干扰因素。此外，研究还强调了熟悉化阶段的重要性，认为其有助于减少练习效应，提高实验的科学性和准确性。这些发现不仅有助于改进fNIRS技术在步行研究中的应用，也为中风康复提供了更具体的指导。