Десятилетиями ученые использовали ближний инфракрасный свет для изучения мозга неинвазивным способом. Этот оптический метод, известный как fNIRS (функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия), измеряет, как свет поглощается кровью в мозге, чтобы сделать вывод об активности.
Ценимый за портативность и низкую стоимость, fNIRS имеет существенный недостаток: он не может заглянуть очень глубоко в мозг. Свет обычно достигает только самых внешних слоев мозга, глубиной около 4 сантиметров — достаточно для изучения поверхности мозга, но не более глубоких областей, участвующих в критических функциях, таких как память, эмоции и движение.
Этот недостаток ограничил возможность исследования более глубоких участков мозга без дорогостоящего и громоздкого оборудования, такого как аппараты МРТ.
Теперь исследователи из Университета Глазго продемонстрировали то, что ранее считалось невозможным: обнаружение света, прошедшего весь путь через голову взрослого человека.
Их исследование «Транспорт фотонов через всю голову взрослого человека», опубликованное в журнале Neurophotonics , показывает, что при правильной настройке можно измерить фотоны, проходящие с одной стороны головы на другую, даже через ее самую широкую точку.
Чтобы добиться этого, команда использовала мощные лазеры и высокочувствительные детекторы в тщательно контролируемом эксперименте. Они направили импульсный лазерный луч на одну сторону головы добровольца и разместили детектор на противоположной стороне. Установка была разработана так, чтобы блокировать весь остальной свет и максимизировать шансы поймать несколько фотонов, которые проделали полный путь через череп и мозг.
Исследователи также провели детальное компьютерное моделирование, чтобы предсказать, как свет будет проходить через сложные слои головы. Эти моделирования близко соответствовали экспериментальным результатам, подтверждая, что обнаруженные фотоны действительно прошли через всю голову.
Интересно, что моделирование показало, что свет имеет тенденцию следовать определенным траекториям, направляемым областями мозга с более низким рассеиванием, такими как спинномозговая жидкость.
Этот прорыв предполагает, что возможно разработать новые оптические устройства, способные проникать в более глубокие области мозга, чем позволяют существующие технологии.
Хотя текущий метод пока не пригоден для повседневного использования (он требует 30 минут сбора данных и работает только с субъектами со светлой кожей и без волос), этот экстремальный случай обнаружения света диаметрально противоположно голове может вдохновить сообщество переосмыслить возможности следующего поколения систем fNIRS.
При дальнейшем развитии этот подход может помочь сделать глубокую визуализацию мозга доступной и портативной в клиниках и дома. Это может в конечном итоге привести к появлению лучших инструментов для диагностики и мониторинга таких состояний, как инсульты, травмы мозга или опухоли, особенно в условиях, когда доступ к МРТ или КТ ограничен.
Внимание, автоперевод! За ошибки перевода ответственности не несём. Первоисточник по ссылке.