一、实验目的与内容
（一）实验目的
利用fNIRS采集用触摸球刺激右手时和休息状态时的大脑brodmann区域响应。
（二）实验内容
实验前被试闭眼睛静止休息20秒，任务时使用触觉球刺激被试右手，任务时间为20秒，随后休息20秒。重复实验三次，为减少视觉等无关刺激，整个实验过程中处于闭眼静止状态，尽量保持实验环境安静。
二、实验原理
使用fNIRs作为功能成像方法主要依赖于神经血管耦合原理，也称为血液动力学反应或血氧水平依赖性（BOLD）反应。这个原则也是构成fNIR技术的核心。通过神经血管耦合，神经元活动与局部脑血流的相关变化。
三、实验材料与方法
（一）实验材料
1、近红外脑功能成像仪、光纤帽。
2、触摸球。
（二）实验方法
1、实验随机选取1名正常右利手被试者（如图1），年龄8岁，无心脑血管和言语、运动功能障碍。
2、采用经典刺激范式。
3、实验开始之前,要求被试者休息5min,保持平静状态。
4、每一个实验段由20s的任务时间与20s的休息时间组成，任务开始时，被试者闭目静坐。任务时用触摸球按压和滚压被试右手手心，休息时被试被要求思维放空，保持平静。
利用fNIRS采集触觉刺激时和休息状态时的大脑brodmann区域响应数据，经过NirSpark软件包数据预处理后，使用广义线性模型（GLM）分析进行对比。
四、实验步骤
五、注意事项
（一）操作环境
1、实验室需要恒温（20-25度）、安静、无尘、无振动，通风良好，电源电压变动应在上下10%内变化，要求有足够的电量。
2、操作过程中，避免其他灯光照射。（自然光线可忽略）
（二）操作人员
1、实验人员保持安静，减少对被试的无关干扰。
2、实验人员在实验室对被试右手实施触觉按压刺激。
（三）实验者
1、实验者选择合适坐姿。
（图1）
2、操作过程中，不要与他人言语沟通，闭眼保持安静，避免肢体活动。
六、结果
（一）大脑重现触觉世界的目的———理论基础
信息从皮肤汇聚到大脑。初级体感皮层里的每一个神经元,最终都要接收汇聚到一起的输入信息,这些信息来自支配皮肤相邻区域的多条神经纤维。如,一条贯穿手臂的神经纤维,可以把默克尔触盘的信息从指间传送到脊髓。这条神经纤维只响应指间一小点皮肤(直径约为1毫米)的刺激。但由于信号的汇聚,初级体感皮层中手指映射图里受默克尔触盘驱动的神经元,有可能会响应更大区域(直径约5毫米)的刺激。重要的是,这种汇聚信号的传递并不是随机的,因此其并不仅限于降低触摸信息的分辨率。相反,通过将一组特定的、受默克尔触盘驱动的神经纤维连接到同一个皮层神经元,我们就能让皮层神经元对特定触摸信息编码,比如对一个以特定的方向搁在指尖垫上的细棍作出响应。在神经分布相对稀疏的区域,汇聚信号的传递更有特点:触觉映射，图里代表背部区域的一个神经元,能被50平方厘米(约为一张扑克牌大小)范围内的皮肤刺激激活。
在初级体感皮层中,汇聚信息只是进行了最低限度的混合。来自4种机械性刺激感受器的信号还是基本上(但不是完全)保持着分离。一些柱状神经元集群会优先对默克尔触盘作出响应,而另一些神经元则会优先响应迈斯纳小体,还有一些神经元会优先响应帕奇尼小体。举例来说,一列单独的皮层组织(直径约为0.6毫米)接收的是来自左脚大脚趾垫迈斯纳小体的信号,而另一列皮层组织接收的则是臀部右下侧默克尔触盘的信号。
大脑的串行处理可以提炼出愈加复杂的触摸信息。观察皮层中触觉处理区域的框图(见图1),咋看起来,它杂乱无章,像一碗意大利面。可进一步观察,一些主题便会逐渐显现出来。构成初级体感皮层的4个区域,全都会接收直接出自丘脑的轴突,但3b区接收的轴突份额最大。与此相反,2区只接收少许直接出自丘脑的信息,但它也能为新皮层里其他3个初级区域(3a区、3b区和1区)所激活。
（图2：大脑触觉处理区域的简化接线图）
如果刺激皮肤,并记录3b区神经元的激活情况,那么我们会发现,激活这些神经元的方法其实很简单,比如,以特定角度在指尖放一根细棍。然而,同一种简单的刺激却只能微弱地激活2区的神经元,后者只对更复杂的、二维或三维结构的刺激反应强烈,如手中握着的棒球。如果实验室动物的3b区受损那么后果会非常严重:该动物会出现“触感失觉”,即几乎完全感受不到触摸，不知道触觉刺激的存在。相比之下,2区受损造成的后果则更为微妙:动物虽然仍能检测到物体的纹理,但却丧失了通过触摸识物体的能力。
大脑触摸处理区域的接线图让我们得以更好地理解以上这些发现。3b区接收的是经最低限度处理过的基本触摸信息。从传送机械性刺激感受器信号的轴突在此区域的简单汇聚可以看出,3b区神经元可以响应简单的刺激。由于3b区是触摸信息的瓶颈路段,因此它的受损是毁灭性的,会让大脑下游的大部分关键数据处理站点都受到牵连。2区不光接收来自丘脑的直接信号,还会接收其他反映初级触觉区域执行情况的信息。因此,2区可提取更复杂的触摸刺激特点,如物体的运动、物体的曲率和物体的三维形式。若2区受到破坏,那么这将对触觉造成更加微妙的影响,因为它只是信息进人高级区域的若干通路之一。
随着触摸信息流进一步传到次级体感皮层,串行处理也将继续复杂化。次级体感皮层的神经元会对更大区域的信号进行整合,包括身体左右两侧的区域(如整只手或脚)。次级体感皮层在物体识别(尤其是通过探索性触摸来识别)中扮演着重要的角色。如果大脑的这一部分发生病变,那么会制造出微妙的障碍,比如丧失用一只手学习识别复杂物体的能力,但另一只手却可以执行该任务。
串行复杂性似乎是大脑感官部位的一个共同特点。以视觉系统为例,其往往会从最初级的特征(如斑点、横条等)开始,一路构建起对复杂视觉物体（如面孔)的识别能力。
为便于行动,并行处理将复杂的触摸信息分离成了不同的信息流。归根结底,在大脑里再现触觉世界,是为了达到某个具体的目的,如做出决策、构建记忆、发起行动。经过大量处理的信息流在进入高级体感皮层后,又会分离成两股携带不同数据的信息流。其中一股信息流通过脑岛区域,为情绪反应、体内平衡和其他一些功能提供信息。按照我们现有的理解,脑岛对自我的感知意识至关重要。另一股信息流则会到达后顶叶皮层区域,这一区域的主要任务是将触觉数据和其他感官信息进行整合,以便计划、执行、微调动作(包括操纵物体)等。
初级体感皮层主要是对触摸信息作出可靠且模式化的反应,而大脑的高级触觉中心则会受到
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