台灣心智科學腦造影中心已建置最高階之 3T MRI，未來希望持續拓展 周邊配備，建置多種認知神經科學研究儀器指標。目前國際上各個從事磁振 造影的頂尖研究團隊，均已走向藉由整合多項儀器指標，探討各種生理與行 為訊號和認知歷程與大腦功能間的關聯性。發表於頂尖期刊之腦造影文獻，
亦多採取此研究策略。本中心綜觀國際趨勢，並且結合團隊成員之專長及優 勢，歸納出下列儀器為本中心將發展之 MR 相容特色儀器服務項目。
7.1.1. MR 相容眼動儀
在國際認知神經科學研究不同工具的訊號整合的潮流中，以磁振造影結 合眼動儀的研究雖有增加的趨勢，但仍不多見。眼動與磁振造影兩項工具的 結合，除了能即時監控睜閉眼、瞳孔大小、眼睛凝視位置等眼睛狀態，確保 受試者遵守指導語進行實驗，更可直接連結眼動凝視軌跡與大腦功能運作，
以數學模型量化描述眼動控制(oculomotor control)、空間注意力等行為與腦 部活動之關係。此外，眼動儀可提供事後(offline)與即時(online)的眼動數據，
可依凝視的時間點與空間位置，來觸發磁振造影的掃瞄，或是進行事後的分 析，如此可使呈現刺激後所記錄的大腦內血氧濃度變化，在時間與空間上都 更接近相對應的認知運作歷程或事件。研究者藉由眼動儀的輔助，獲得具高 空間及時間解析度的眼動軌跡資訊，讓認知神經科學在各研究領域，包含空 間注意力、高等認知功能、及臨床等的研究有機會更深入探究各種認知功能 的神經機制，此優勢未來將成為認知神經科學研究的潮流。
本研究團隊在眼動研究上己建立相當厚實的基礎，發表多篇論文在國際 期刊與研討會論文，成果相當豐碩，儼然成為國內眼動研究的典範。每年皆 會開設工作坊講授眼動儀的基本概念及研究方法，培育研究人員眼動儀操作 訓練直至可獨立進行實驗，並協助其他研究團隊著手進行眼動實驗，提供規
劃眼動實驗流程的諮詢並解決蒐集資料時可能遇到的困難。除了中文閱讀研 究外，政大心理系蔡介立之眼動研究團隊，藉由跨領域合作模式，已將眼動 研究推廣至人文社會領域(如廣告、臨床、教育、語言、企管、及體育等)。
在長期的合作歷程中，諸多跨平台合作凡不勝舉，經過多種研究的嘗試，已 累積豐富的實務經驗，並受到合作單位的肯定與信任，顯示本研究團隊已具 有優越的跨領域統合能力。未來如能增添與磁振造影儀相容的眼動儀，基於 本團隊既有的眼動研究基礎，可擴展至腦造影中血氧濃度的變化與眼動資訊 間的整合，發展本團隊磁振造影的研究特色，未來可提供在學術上多元化的 優質服務。
7.1.2. MR 相容 tDCS 電刺激儀
tDCS 電刺激儀的最大好處在於其可建立行為與大腦神經機制的因果關 係，並可配合 MRI 相關證據的資料一起進行參照分析，有助全面性了解各 項行為的神經機制。與 MRI 相容的電刺激儀（tDCS），並可結合 MRS 以 釐清行為在神經傳導物質層次上的神經機制，這是現代認知神經科學研究 一個全新的取向及趨勢。另一個重點是，tDCS 電刺激儀在全世界的認知神 經科學界中算是一個很新的儀器，使用的人並不多。中央大學認知神經科 學研究所老師在這方面一直有在密切注意，並與國外有所合作，其相關論 文著作也非常豐富；在此前提下，我們將可望在這個層面上趕上甚至超過 其他各國的認知神經科學研究團隊，也可藉此吸引更多優良的團隊前來合 作。MR 相容 tDCS 電刺激儀相關配備與報價列於附件四。
中央大學認知神經科學研究所在 TMS 與 tDCS 的研究上已有純熟的使 用經驗與很好的研究成果，他們同時和美國南加州大學以及俄亥俄州立大 學共同合作，使用 tDCS 進行認知神經科學議題的研究，並已將相關研究成 果發表在 PNAS、Journal of Neuroscience 等國際頂尖學術期刊。我們希望採
購 tDCS 電刺激器，以便日後可以順利與相關的研究團隊進行合作，增進台 灣認知神經科學界的國際能見度與影響力。
台灣在電磁刺激的研究領域已經有扎實的基礎與著作發表，未來的發展 預期也將十分迅速。我們期望添購 MR 相容 tDCS 電刺激器，以吸引國內外 相關研究團隊以進行獨具特色的研究，這個研究取向將成為政大 MRI 研究 中心在世界上的一個重要研究特色，並扮演未來領導認知神經科學研究的角 色。
7.1.3. MR 相容 EEG
雖然 fMRI 在研究神經認知活動是相當好的工具，但其缺點之一是其時 間解析度是相對較差的，無法反應出幾百毫秒內的神經元運作。在眾多常 用的認知神經科學的研究工具中，事件相關電位（Event-related potential, ERP ） 與 fMRI 正 好 相 反 ， 由 於 是 直 接 由 測 量 電 位 活 動 的 腦 電 圖
（electroencephalogram, EEG）分析所得，因此擁有良好的時間解析度，但 也由於電位傳導的特質，其空間定位的準確性相當受限。因此，近年來開 始有較先進的實驗室發表同時進行 fMRI 及 ERP 測量的研究，透過兩者的 比對，利用 fMRI 的定位測量來協助定位 ERP 成分波的所在，或透過 ERP 在時間的精確度來修正以 fMRI 所建立的腦區活化或連結的模式。此外，由 於 ERP 是由 EEG 所分析而來，因此儀器也可以進行 EEG 的測量與分析。
EEG 直接判讀以及頻譜分析可以用來反應個體意識狀態與睡眠階段，特別 對於政大「心智、大腦與學習研究中心」研究團隊中藍亭與楊建銘所進行 有關意識及睡眠之研究，可以透過 EEG 與 fMRI 同時的測量，探索不同意 識狀態下的腦部區域的活動。
7.1.4. 高速運算器
叢集電腦可大幅加速了資料分析的效率。目前神經認知科學的分析中，
大多需要利用電腦進行繁雜的統計模組建立，及影像分析程式。以一個 MRI 實驗進行後的實驗前處理為例，若實驗共有 30 個受試者，每位受試者需要 約六個前處理流程，假設每個流程平均來說需要一小時工作，傳統的序列 式計算則共需 180 小時。若採用叢集電腦中所附有的分散式計算概念
（distributed computing）將 180 個程序同時分散到 cluster 中的各節點，則 原先 180 小時之工作，可於一小時完成。在功能性磁振造影相關研究外，
經常需要藉模型模擬求取模型之最佳解。以往使用個人電腦，此類運算經 常需數天至一禮拜的時間完成。若透過叢集電腦之平行計算，將大大減少 運算時間，加速資料分析、進而加快研究腳步，增強競爭力。
根據目前所知，國外重要腦造影及神經科學中心，如 UCLA Brain Imaging Center, Martinos Center for Biomedical Imaging at MGH, Caltech brain imaging center 等，均有設置相關設備來滿足高速運算的需求。國立政 治大學擁有頂尖的 MRI ，但研究成果大部份必須仰賴研究者分析資料的能 力及速度，因此建議購買叢集電腦，並開放給所有使用者使用，以充分利 用高速運算的能力，加速資料分析和研究的速度，更進一步提升學術的競 爭力。高速運算器相關配備與報價列於附件八。
7.2. 小結
本中心期待未來在國科會人文處的支持下，能建置上述特色儀器，提 供研究者多項儀器指標，不但能趕上國際認知神經科學研究整合不同工具的 訊號的潮流；更能使跨領域研究發展有更豐富的內涵。本團隊除了現有的各 儀器專家將投入上述 MR 相容特色儀器之研究發展外，並將延聘俱 fMRI 與眼動儀、EEG 或 tDCS 電刺激儀相關專長的博士後研究員，協助整合性研 究之發展，使上述 MR 相容儀器成為本中心之特色服務項目。本團隊發展
各特色儀器的專業團隊，亦將提供相關課程，訓練學員了解各儀器及其資料 分析方法；並吸引國內外相關研究團隊合作進行特色研究。