Открыты новые возможности света для исследования мозга

Специалисты достигли нового уровня в анализе глубоких слоев мозга.Источник: Freepik

Ученые десятилетиями применяют ближнее инфракрасное излучение для изучения мозга неинвазивными методами. Один из таких подходов — функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия (fNIRS). Она позволяет определить активность мозга с помощью измерения степени поглощения света мозговым кровотоком, пишет Medical Xpress.

К преимуществам метода fNIRS относятся компактность и относительно низкая цена, но существует серьезный недостаток: такой свет способен проникать лишь на небольшую глубину, порядка 4 см, достигая преимущественно поверхностных слоев мозга. Более глубокие области, включая зоны памяти, эмоций и двигательной активности, остаются вне досягаемости без привлечения дорогих и громоздких технологий вроде магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Недавно ученые из Университета Глазго совершили неожиданное открытие: впервые удалось зафиксировать прохождение света сквозь всю голову взрослого человека. Исследование доказало, что при точной настройке аппаратуры можно зарегистрировать отдельные фотоны, прошедшие сквозь голову от одного края до другого, даже в самой широкой части.

Исследование пределов распространения фотонов в головном мозге.Источник: medicalxpress.com

Для достижения результата специалисты применяли мощный лазер и сверхчувствительный детектор. Импульсный лазер направляли на один участок головы испытуемого, а приемник устанавливался на противоположной стороне. Система была спроектирована таким образом, чтобы исключить постороннюю засветку и увеличить вероятность регистрации редких фотонов, преодолевших кости черепа и ткани мозга. Дополнительно авторы выполнили подробное компьютерное моделирование распространения света внутри головы, которое подтвердило точность эксперимента. Моделирование выявило интересную закономерность: свет чаще движется вдоль зон мозга с меньшим коэффициентом рассеяния, таких как спинномозговая жидкость.

Достижение открывает перспективы создания новых оптических устройств, способных глубже проникать внутрь мозга, обеспечивая улучшенную диагностику и наблюдение за состоянием пациентов. Протестированная версия нового метода еще недостаточно практична (для записи требуется полчаса, методика подходит только людям со светлым оттенком кожи и отсутствием волос), но сам факт регистрации полного прохождения света через голову вселяет надежду на появление нового поколения fNIRS-систем.

Дальнейшее развитие данной технологии позволит проводить глубинную визуализацию мозга прямо в клинических учреждениях и домашних условиях, предоставляя дополнительные инструменты для диагностики инсультов, травм головного мозга и опухолей, особенно в тех случаях, когда традиционные методы МРТ или компьютерной томографии недоступны.

Ранее ученые назвали орех, который повышает когнитивные способности.