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什麼是EEG(腦電圖)？
腦電圖(EEG)是一種生理學方法，用來記錄大腦通過放置在頭皮表面的電極產生的電活動。
爲了更快的應用，電極被安裝在與浴帽類似的彈性帽中，確保所有受訪者的數據可以從相同的頭皮位置收集。
EEG信號的測量，這對於快速確定大腦活動如何響應刺激而變化是有用的並且還可用於測量異常活動，例如癲癇。
EEG設備如何工作？
EEG信號的形成主要由大腦皮質錐體細胞頂樹突的突觸後電位變化的總和形成，這是神經元網絡放電相互進行傳導產生的。當產生的電信號越強，這就說明腦部活動越強烈。
EEG設備的電極不能單獨的測量某個神經元放電的，而是同時測量數千個神經元簇放電的結果，然後通過EEG設備的放大器將信號放大，進行數字化描述記錄到軟件中，進行數據採集。
EEG設備的一個缺點是空間分辨率 - 由於電極測量大腦表面的電活動，很難知道信號是在表面附近（在皮質中）還是在更深的區域產生的準確性。當然也有人通過計算的方法將採集的EEG信號進行反演到腦區位置，這是可能的，但這也不是絕對的精確。
什麼是MRI(磁共振成像)？
MRI(磁共振成像)提供了提供了大腦圖譜-在設定的時間點它的外觀。
這種結構信息可用於確定某些大腦區域的大小如何在人與人之間進行比較或者特定大腦（例如腫瘤）是否存在異常。
MRI如何工作？
MRI是一種複雜的成像方法，在這，我們會進行簡單的概述。
顧名思義，磁鐵是磁共振成像的核心，但強度要高的多-比普通冰箱磁鐵強約1000至3,000倍。MRI產生的磁場與氫原子中的質子相互作用（而我們身體大約有70％的水，這是非常有用的 - 磁體會影響到很多氫原子）。
通常，這些質子的面向是隨機的，但加入磁場後，在磁場的作用下，它們中的很大一部分在同一方向上排列。所以，當我們躺在覈磁共振成像機器中，氫原子(這些氫原子位於我們體內的水中)中的質子會指向大致相同的方向。
而接着，發射無線電脈衝(就像普通的無線電信號一樣，速度更快)，這也會與質子相互作用，基本上將它們轉向側面。但是，由於射頻只發生了片刻，質子便會鬆弛回到它們之前的對齊狀態。
隨着質子鬆弛，能量被釋放，會被MRI機器中的傳感器檢測到。通過一些計算，計算機可以根據釋放的能量確定組織的外觀，並向我們展示組織的圖像。原理如下圖所示：
當然，MRI只向我們展示了大腦的靜態圖像 -解剖圖像，而不是大腦的實際活動。想要獲得大腦活動的圖像，這就需要使用fMRI的技術了。
什麼是fMRI(功能磁共振成像呢)呢？
如果一個人想移動他的右臂，則需要做一些事情：他的大腦的某些部分將增加其活動能力，發送消息以完成這個動作，而大腦的該區域將會接收到比以前稍微多的富含氧氣的血液。
對於fMRI而言，同樣的事情發生在MRI上-測量質子弛豫釋放的能量 - 但計算的目的是確定含氧血流量的變化情況。
如果大腦的一個部位比其他部位有更多的含氧血液，那麼大腦的這個區域可能更活躍。這被稱爲血氧水平依賴性(也稱爲Bloodoxygen level dependent, BOLD)。
這是我們在fMRI看到的數據，通常可以在MRI圖像上看到。
fMRI的一個缺點是時間分辨率。由於血流變化需要幾秒鐘的時間，並且實際記錄受到計算因素的限制，因此數據收集速度變慢。
這通常意味着參與者會多次受到刺激，並且每次記錄他們的大腦反應的不同時間點（例如，在第一次刺激開始時記錄反應，在第二次刺激開始後10ms記錄反應，等等）。
這可能會破壞記錄新反應的準確性，但確實提供了全方位的大腦反應。
它們是如何比較的?
正如我們在上面所介紹的，每種技術提供大腦成像信息的方式有幾個不同之處。
還需要考慮其他(比如成本)——MRI核磁共振成像機的成本比EEG(腦電圖成像機)要高得多(無論是購買還是維護)，而且所需的培訓水平也要高得多。
用MRI / fMRI進行現場工作也不會發生，因爲它們不夠便攜。
用腦電圖進行實驗也不需要太多麻煩——有時只需戴上耳機，檢查數據質量。自動計算的指標還可以通過腦電圖快速瞭解人類行爲。
我們在下表中列出了每種方法的優缺點。
什麼是fNIRS(功能性近紅外光譜法)？
fNIRS是指將近紅外光譜法(NIRS)用於功能性神經成像的目的。使用fNIRS，可通過與神經元行爲相關的血液動力學反應來測量大腦活動。 它是一種使用光譜法測量大腦神經活動水平的神經成像方法。
fNIRS對大腦激活的血液動力學反應敏感。該技術還具有區分氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白變化的能力。該設備已成功實現爲BCI系統的控制信號。
功能性近紅外光譜技術是近年來新興的一種非侵入式腦功能成像技術。fNIRS進行腦功能成像的原理與fMRI相似，即大腦神經活動會導致局部的血液動力學變化。其主要利用腦組織中的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對600-900nm不同波長的近紅外光吸收率的差異特性，來實時、直接檢測大腦皮層的血液動力學活動。通過觀測這種血液動力學變化，即通過神經血管耦合規律可以反推大腦的神經活動情況。
例如，當讓受試者做右手手指運動任務時，其大腦皮層左側運動放電，消耗氧和能量。此時，腦部血供系統的過補償機制會向該局部大量輸入含有豐富氧合血紅蛋白的血液，從而導致該局部的氧合血紅蛋白濃度增加，脫氧血紅蛋白下降。fNIRS實驗中，實驗者讓被試按照一定實驗範式執行任務，同時使用fNIRS觀測大腦不同位置的血紅蛋白度的濃度變化，如果找到了某一腦區，其血液動力學活動與該任務設計相關程度很高，即可推斷該腦區被實驗任務激活。
fNIRS是如何工作的？
它探測的主要生理參數：組織中吸收色團（如HbO2、Hb、totalHb等）的濃度變化。
通過放置在我們大腦頭上的光源和探測器進行局部血流信號的測量。
這通常意味着測量腦區的大小，取決於光源和探測器的排布以及設備的支持。fNIRS在這幾種技術中最大的優勢在於其時間分辨率比fMRI技術快，空間分辨率比EEG技術大，還有更重要的特點在於其便攜性和僞影干擾小。
參考：
EEG vs MRI vs fMRI vs fNIRS簡介
https://imotions.com/blog/eeg-vs-mri-vs-fmri-differences/
腦人言
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