科學(xué)家首次將光線直接射穿人的頭部

科學(xué)家們開發(fā)了一種用于非侵入性腦成像的新技術(shù)，該技術(shù)涉及將光線從一側(cè)照射到另一側(cè)，一直照射穿過頭部。

目前最好的便攜式、低成本的大腦監(jiān)測(cè)方法是功能性近紅外光譜（fNIRS）。不幸的是，這只能向下滲透幾厘米，這意味著更大、更笨重核磁共振成像需要機(jī)器來探測(cè)大腦的更深層。

蘇格蘭格拉斯哥大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新方法，該方法擴(kuò)展了 fNIRS 的靈敏度，使其能夠通過骨骼、神經(jīng)元和組織的復(fù)雜組合一直照射光線我們組成了頭腦風(fēng)暴.

這樣做需要進(jìn)行一些調(diào)整：研究人員增加了近紅外激光器的強(qiáng)度（當(dāng)然是在安全范圍內(nèi)），同時(shí)還建立了更全面的收集設(shè)置。

即使進(jìn)行了這些調(diào)整，也只有一小部分光子在實(shí)驗(yàn)過程中從頭部的一側(cè)到另一側(cè)。然而，對(duì)于更深入的便攜式成像方法來說，這是一個(gè)充滿希望的開端，它讓我們?cè)诓淮蜷_顱骨的情況下也能深入了解頭骨內(nèi)部發(fā)生的事情。

“這些發(fā)現(xiàn)揭示了將基于腦成像技術(shù)的非侵入性光擴(kuò)展到成人頭部深處關(guān)鍵生物標(biāo)志物斷層掃描的潛力，”寫研究人員在他們發(fā)表的論文中。

這里有很多注意事項(xiàng)要提到。這個(gè)過程只有八分之一的研究參與者成功：一名皮膚白皙、頭上沒有頭發(fā)的男性。它需要一個(gè)非常具體的設(shè)置，并需要更長的掃描時(shí)間 - 大約 30 分鐘。

研究人員都承認(rèn)這些局限性，但他們犧牲了某些變量（例如速度）來試圖證明可以通過 fNIRS 讓光一直穿過人的頭部——他們成功了。

基于詳細(xì) 3D 頭部掃描的計(jì)算機(jī)模型用于預(yù)測(cè)光子穿過顱骨的運(yùn)動(dòng)。這些與收集到的實(shí)際光線非常吻合，進(jìn)一步增加了結(jié)果的可信度。

更重要的是，研究還發(fā)現(xiàn)，光線不會(huì)隨機(jī)地通過頭部散射，而是沿著首選路徑散射——包括穿過更透明的部分，比如那些充滿腦脊液.這些知識(shí)可以幫助將來更好地進(jìn)行腦部掃描。

“然后，頭部上的不同源位置可以選擇性地隔離和探測(cè)大腦的深部區(qū)域，”寫研究人員。

fNIRS 的優(yōu)點(diǎn)是它是一種相對(duì)便宜且緊湊的技術(shù)。想象一下掃描筆畫，腦損傷，以及更容易為更廣泛的人群接觸的腫瘤。

隨著未來成像設(shè)備的發(fā)展，這項(xiàng)研究應(yīng)該被證明對(duì)深入大腦的技術(shù)有用——即使我們可能需要一段時(shí)間才能在實(shí)際有用的時(shí)間范圍內(nèi)讓光線穿過整個(gè)頭部。

我們知道，腦部掃描在各個(gè)方面都具有巨大的價(jià)值，從了解青春期在幼鴿中治療疾病在我們生命的盡頭，所以這里有巨大的潛力。

“用于人腦無創(chuàng)成像的光學(xué)模式有望填補(bǔ)廉價(jià)和便攜式設(shè)備（如腦電圖 （EEG））和昂貴的高分辨率儀器（如功能性磁共振成像（fMRI），”寫研究人員。

該研究已發(fā)表在神經(jīng)光子學(xué).

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