In this paper, we utilized functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) technology to examine the hemodynamic responses in the motor cortex for two conditions, namely standing and sitting tasks. Nine subjects performed five trials of standing and sitting (SAS) tasks with both real movements and imagery thinking of SAS. A group level of statistical parametric mapping (SPM) analysis during these tasks showed bilateral activation of oxy-hemoglobin for both real movements and imagery experiments. Interestingly, the SPM analysis clearly revealed that the sitting tasks induced a higher oxy-hemoglobin level activation compared to the standing task. Remarkably, this finding is persistent across the 22 measured channels at the individual and group levels for both experiments. Furthermore, six features were extracted from pre-processed HbO signals and the performance of four different classifiers was examined in order to test the viability of using SAS tasks in future fNIRS-brain-computer interface (fNIRS-BCI) systems. In particular, two features-combination tests revealed that the signal slope with signal variance represents one of the three best two-combined features for its consistency in providing high accuracy results for both real and imagery experiments. This study shows the potential of implementing such tasks into the fNIRS-BCI system. In the future, the results of this work could pave the way towards the application of fNIRS-BCI in lower limb rehabilitation.

中文翻译：

---

站立和坐着活动期间的血流动力学反应：一项针对 fNIRS-BCI 的研究

在本文中，我们利用功能性近红外光谱 (fNIRS) 技术来检查运动皮层在两种情况下的血流动力学反应，即站立和坐下任务。九名受试者使用 SAS 的真实动作和意象思维进行了五次站立和坐着 (SAS) 任务试验。在这些任务期间进行的一组统计参数映射 (SPM) 分析显示，在真实运动和图像实验中，氧合血红蛋白的双侧激活。有趣的是，SPM 分析清楚地表明，与站立任务相比，坐着任务诱导了更高的氧合血红蛋白水平激活。值得注意的是，这一发现在两个实验的个人和组级别的 22 个测量通道中持续存在。此外，从预处理的 HbO 信号中提取了六个特征，并检查了四个不同分类器的性能，以测试在未来 fNIRS-脑机接口 (fNIRS-BCI) 系统中使用 SAS 任务的可行性。特别是，两个特征组合测试表明，具有信号方差的信号斜率代表了三个最佳的两个组合特征之一，因为它在为真实和图像实验提供高精度结果方面具有一致性。这项研究显示了将此类任务实施到 fNIRS-BCI 系统中的潜力。未来，这项工作的结果可以为 fNIRS-BCI 在下肢康复中的应用铺平道路。特别是，两个特征组合测试表明，具有信号方差的信号斜率代表了三个最佳的两个组合特征之一，因为它在为真实和图像实验提供高精度结果方面具有一致性。这项研究显示了将此类任务实施到 fNIRS-BCI 系统中的潜力。未来，这项工作的结果可以为 fNIRS-BCI 在下肢康复中的应用铺平道路。特别是，两个特征组合测试表明，具有信号方差的信号斜率代表了三个最佳的两个组合特征之一，因为它在为真实和图像实验提供高精度结果方面具有一致性。这项研究显示了将此类任务实施到 fNIRS-BCI 系统中的潜力。未来，这项工作的结果可以为 fNIRS-BCI 在下肢康复中的应用铺平道路。