功能近红外脑成像技术(Function near infrared spectroscopy,f NIRS)作为一种非侵入性脑功能成像工具在脑科学研究领域快速发展。研究表明,大脑的血流动力学反应会随年龄增长而变化。目前已经有许多基于fNIRS的新生儿脑发育评估和脑功能网络连接研究成果,然而尚未对新生婴儿到老年人等整个生命周期的各个年龄段的脑功能发展状态进行研究。本文采用fNIRS技术,从新生早产儿、足月儿、三个月大婴儿、儿童、成人以及老年人等六个大脑发展重要阶段评估大脑的发育与退化。首先,利用fNIRS系统获取六个年龄段下静息状态的数据。通过修正比尔朗伯定律将近红外系统采集的光强数据转换为含氧血红蛋白(oxy-hemoglobin,HbO)与脱氧血红蛋白信号(deoxy-hemoglobin,Hb)。根据血红蛋白信号的波形图和频谱图,挑选出数据质量好的通道。针对信号中的运动伪影,提出了峰值小波滤波器算法,能够有效的去除血红蛋白时间序列中的运动噪声。通过带宽滤波算法实现低频血红蛋白信号提取和去除信号中的生理噪声。得到0.01-0.05Hz、0.05-0.1Hz、0.01-0.1Hz等三个频段下预处理后的含氧与脱氧血红蛋白信号。其次,提出了基于血流动力学的含氧与脱氧血红蛋白时间序列相位模式分析方法。包括相位同步指数、时变相位差等两种算法。经过对比,选择希尔伯特变换计算三个频段下每个通道中含氧与脱氧血红蛋白信号之间的时变相位差和相位耦合指数。通过Watson-williams多样本检验对计算结果进行统计,在三个频段下的相位模式在新生儿阶段表现为偏向于同相位,随着年龄增长逐渐趋近于反相模式,但老年人阶段又出现趋向于同相位的现象。相位耦合指数在三个频段下随年龄变化为增长,在儿童和成人阶段取得最大值,进入老年人阶段后会出现明显减小。将大脑分为前额、左脑和右脑研究脑区域差异性,利用spass对时变相位差和相位耦合指数进行双因素方差分析统计。结果显示两个指标在同一个年龄段内的不同脑区之间并无差异。但是在不同脑区随年龄的发展变化表现出差异性。最后,提出了基于含氧血红蛋白信号的时延熵和归一化特征熵方法分析近红外信号脑空间复杂度。根据近红外通道覆盖的脑区不同,分别在脑发育阶段以及脑退化阶段对结果进行统计。研究显示三个月大婴儿的脑空间复杂度明显高于新生儿。在脑退化阶段老年人的脑空间复杂度显著低于儿童和成人。这表明脑空间近红外信号的复杂度可作为评估脑发育和退化的生物学标记。本文所提出的基于fNIRS脑功能评估方法可以用于对早期脑发育评估,以及老年人的脑退化评估。对于在整个生命周期的脑功能发展状态的评估具有重要价值。