2025年，挪威奧斯陸大學團隊聯(lián)合斯塔萬格交響樂團（SSO），在《Sensors》期刊發(fā)表研究，該研究通過無線fNIRS設(shè)備實時記錄了兩位小提琴手在七場音樂會中的腦活動，并實現(xiàn)了大腦激活的實時可視化。研究人員還探討了重復(fù)表演對右半球特定腦區(qū)的影響。這項創(chuàng)新性的研究推動神經(jīng)科學與藝術(shù)的交融，更為未來音樂療法、教育及腦機接口技術(shù)提供新思路。

研究團隊選擇SSO樂團中擔任不同聲部角色的兩位小提琴手為對象，在其表演時佩戴無線fNIRS頭戴設(shè)備（Artinis Brite MKII），在七場公開音樂會中進行持續(xù)監(jiān)測，將雙人腦活動同步記錄擴展至交響樂團復(fù)雜場景（見圖2）。每場音樂會演奏16首樂曲。

每個小提琴手佩戴的頭帽上均在右半球設(shè)置通道（避免光極在左邊影響演奏），包含兩個2*4通道和兩個2*5通道，其中2*5通道里面包含兩個短距通道（SSCs），用來在后期的計算時有效的減去由于頭皮、顱骨、 腦積液等組織影響的光子能量帶來的血氧的濃度變化，提高fNIRS的信噪比。

通道覆蓋右半球四個關(guān)鍵感興趣腦區(qū)（見圖3）：前回（Precentral Gyrus, PRG，負責運動控制）、后回（Postcentral Gyrus, POG，與本體感覺相關(guān)）、顳上回（Superior Temporal Gyrus, STG，負責聽覺處理）及右額下回（right Inferior Frontal Gyrus, rIFG，注意力調(diào)控）。借組近紅外光吸收原理，實時捕捉氧合血紅蛋白（HbO）、脫氧血紅蛋白（HbR）及總血紅蛋白（HbT）濃度變化，以此來“解讀”小提琴手演奏過程中的大腦體驗。

兩個小提琴手的數(shù)據(jù)由兩臺設(shè)備分別記錄和兩臺單獨的筆記本電腦分別控制。研究人員在筆記本電腦之間設(shè)置實驗室流媒體層（Lab Streaming Layer，LSL）實現(xiàn)兩個設(shè)備數(shù)據(jù)同步采集和事件標簽同步。同時，研究人員還利用OBS Studio 讓兩臺設(shè)備的數(shù)據(jù)（兩個大腦）能同時呈現(xiàn)（見圖2）。

數(shù)據(jù)經(jīng)OxySoft軟件轉(zhuǎn)換導出后，進一步通過Matlab工具包（Homer3、Brainstorm）進行信號去噪、源定位及統(tǒng)計分析。

該研究初次將fNIRS技術(shù)應(yīng)用于交響樂團實景，突破了以往實驗室研究的靜態(tài)限制，藝術(shù)與科學的結(jié)合將音樂研究從主觀描述推向計算神經(jīng)模型。

然而，該研究也發(fā)現(xiàn)小提琴手因濃密金發(fā)導致fNIRS信號衰減40%，并且受限于fNIRS的空間分辨率（2-3 cm），難以精確區(qū)分PRG與POG等相鄰腦區(qū)，暴露出現(xiàn)有設(shè)備在多樣性群體中的應(yīng)用局限。后續(xù)實驗可引入高密度fNIRS排布與個體化頭模配準技術(shù)，以提升信號精度與腦區(qū)定位能力。

此外，未采集音樂家的主觀體驗數(shù)據(jù)（如情感狀態(tài)、疲勞度），未來需通過混合方法（Mixed Methods）實現(xiàn)主客觀數(shù)據(jù)的三角驗證。

Maude Fagerland, Steffen & L?ve, Andreas & Helliesen, Tord & Martinsen, ?rjan & Revheim, Mona-Elisabeth & Endestad, Tor. (2025). Method for Using Functional Near-Infrared Spectroscopy (fNIRS) to Explore Music-Induced Brain Activation in Orchestral Musicians in Concert. Sensors. 25. 1807. 10.3390/s25061807.

該研究由跨學科團隊合作完成，包括奧斯陸大學醫(yī)院干預(yù)中心及奧斯陸大學心理學系RITMO跨學科研究中心（RITMO Centre, University of Oslo），以及奧斯陸大學物理系和奧斯陸大學醫(yī)院臨床與生物醫(yī)學工程系，挪威海爾格蘭醫(yī)院神經(jīng)心理學系的研究人員。

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