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Feasibility of simultaneous EEG-fMRI at 0.55 T: Recording, Denoising, and Functional Mapping

这项概念验证研究展示了在 0.55 T 下进行同步 EEG-fMRI 的可行性，强调了其相比高场强系统减少了 BCG 伪影，并验证了用于视觉任务期间有效去噪和功能图绘制的多模态流水线。

原作者： Parsa Razmara, Takfarinas Medani, Majid Abbasi Sisara, Anand A. Joshi, Rui Chen, Woojae Jeong, Ye Tian, Krishna S. Nayak, Richard M. Leahy

发布于 2026-08-04

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CC BY 4.0

原作者： Parsa Razmara, Takfarinas Medani, Majid Abbasi Sisara, Anand A. Joshi, Rui Chen, Woojae Jeong, Ye Tian, Krishna S. Nayak, Richard M. Leahy

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

想象一下，你正试图为蜂鸟的翅膀拍下一张完美的照片。你需要一台能够在一瞬间冻结动作（高速）的相机，以及一个能捕捉到每一根细微羽毛清晰细节（高分辨率）的镜头。几十年来，研究大脑的科学家们一直面临着类似的困境。他们拥有两种强大的工具：EEG（脑电图）就像一台高速相机，以毫秒级的速度捕捉大脑的电信号嘈杂声；而 fMRI（功能性磁共振成像）则像是一个高分辨率镜头，精确绘制出活动发生的 3D 空间位置。梦想中的方案是同时使用这两者来获取全貌。然而，这样做极其困难，因为 MRI 机器内部巨大的磁场就像一个巨大的搅拌机，会将 EEG 产生的微弱电信号与机器自身脉冲以及患者心跳产生的响亮、有节奏的噪声搅乱在一起。

通常情况下，科学家们依赖于超强力的巨大磁体（如 3T 或 7T 系统）来获得清晰的大脑图像，但这些巨大的磁体使电噪声变得更加严重，将 EEG 变成了充满静电干扰的收音机。最近，新一代“中场”MRI 扫描仪出现了。它们使用的磁场强度大约只有巨型磁体的一半。一个大问题是：这些更小、更安静的磁体是否能成为那个“黄金平衡点”？它们是否既足够强大以拍摄出良好的大脑图像，又足够安静，能让 EEG 听到大脑真实的声音，而不至于被静电噪声淹没？这正是研究团队试图解决的谜题。

在这项研究中，研究人员通过将 EEG 电极连接到两名健康的志愿者身上，并将他们置于一台 0.55T 的 MRI 扫描仪内（这种机器的磁场强度大约是标准高端扫描仪的一半）来测试这个想法。他们想观察能否在进行大脑成像的同时，记录下大脑的电活动，特别是当志愿者注视着闪烁的棋盘格图案时。结果非常令人鼓舞。研究小组发现，在 0.55T 环境下，通常会破坏 EEG 记录的“心跳噪声”（即心动平衡图或 BCG）比在更强的磁场中要小得多。由于噪声变小了，他们可以有效地清理 EEG 信号，而无需丢弃重要的脑电数据。

研究人员不仅清理了信号，还证明了其有效性。他们展示了 EEG 仍能捕捉到大脑自然的“阿尔法节律”（一种平静的静息波）以及对闪烁棋盘格图案的特定电反应。更令人印象深刻的是，他们利用清理后的电信号预测了 MRI 中观察到的脑血流变化。当他们将电活动图谱与血流图谱进行对比时，发现视觉部分的大脑呈现出相似的空间模式和高度的相关性。这表明，在 0.55T 环境下，大脑的电信号与血流反应之间仍然紧密相连，就像在更强的磁场机器中一样。

尽管这项研究只是一个仅有两名参与者的“初步测试”，但它表明 0.55T 扫描仪是结合这两种技术的一种可行且甚至可能是更优越的环境。较低的磁场似乎起到了 EEG “降噪耳机”的作用，减少了干扰，足以让科学家在获取良好图像的同时，清晰地“听见”大脑。作者提出，这可能为更广泛的大脑研究打开大门，特别是对于那些无法进入巨大的、嘈杂的高场强磁场环境的人群，并能让未来的实时大脑监测变得更容易。论文结论指出，这种中场方法是多模态大脑成像未来一个“充满前景的环境”。

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