在脑科学研究领域，一项颠覆性的技术突破正在重塑我们对大脑功能的认知方式。一款集成直立式PET扫描、增强现实（AR）头戴设备与运动追踪技术的尖端脑成像平台——运动追踪沉浸式功能性PET（MIf-PET）系统，于2025年核医学与分子成像学会年会上惊艳亮相。
该系统打破了传统脑成像技术的局限，使研究人员得以采用更自然、更动态的方式探究脑功能，为认知障碍疾病的早期诊断带来新的曙光。
人类与生俱来以直立姿态感知和互动世界，这种姿态与交感神经系统活跃度的提升紧密相连，在执行任务时赋予我们独特优势。然而，长期以来，绝大多数神经科学研究都依赖受试者在仰卧静止状态下开展功能性神经成像，这使得脑活动测量的生态效度大打折扣，难以真实反映大脑在自然情境下的工作模式。
“为攻克这一难题，我与团队成员共同研发了MIf-PET系统。它致力于评估直立姿势下的大脑行为与功能，支持以更自然的姿态开展基于任务的神经成像，同时摆脱头部固定的束缚。”纽约威尔康奈尔医学院研究员ZipaiWang博士阐释道。
研究团队利用MIf-PET系统精心设计了两项测试任务，深入探索大脑活动机制。其中，反扫视任务聚焦眼动控制能力评估，而“面部异常”任务则用于观察大脑对熟悉面孔与陌生面孔的响应差异。在实验过程中，参与者通过AR头显观看标准面孔、目标面孔和陌生面孔，头显实时收集精准的眼动数据。与此同时，功能性PET成像技术同步启动，以高分辨率捕捉大脑活动的每一处细微变化，构建出详尽的大脑功能图谱。
对瞳孔大小和眨眼模式随时间变化的深度分析，揭示出显著的任务相关性变化规律。无论是新面孔还是目标面孔，都会引发瞳孔扩张反应，尤其是在呈现目标面孔时，这种生理反应更为强烈。这一现象表明，新面孔的出现会带来认知负荷的增加，促使大脑投入更多注意力资源进行处理。
“这项创新技术在研究大脑如何支撑思考、注意力和记忆力方面具有独特价值。”王教授进一步指出，“它将研究焦点对准脑干深处的蓝斑（LC）区域。蓝斑虽体积微小，却是维持警觉性的关键所在，但受限于传统成像技术的分辨率，一直难以实现清晰可视化。而蓝斑能够调节瞳孔大小，我们便可以借助眼动追踪技术间接推断其活动状态。”
作为项目首席研究员，纽约威尔康奈尔医学院放射学电子工程副教授AmirhosseinGoldan博士补充道：“MIf-PET系统创新性地融合高分辨率脑成像、眼动追踪和沉浸式直立认知任务，为我们提供了一个更为直观、动态的视角，得以深入研究蓝斑这一关键脑区及其在认知障碍疾病发展过程中的作用机制。”
目前，MIf-PET技术在国家老龄化研究所（NIA）的资助下，正紧锣密鼓地推进研发进程。研究人员全力投入直立式PET扫描仪的构建工作，并在健康志愿者以及早期阿尔茨海默病、帕金森病患者群体中开展系统测试。按照研发规划，首台原型机预计将于2027年正式投入人体成像应用，届时有望开启认知障碍疾病早期诊断与研究的新篇章。
