Учёные впервые зафиксировали прохождение света через человеческий мозг
Учёные пересматривают возможности визуализации мозга, используя свет, проходящий сквозь человеческую голову. В течение последних десятилетий ближний инфракрасный свет активно применялся в исследованиях мозга благодаря методу функциональной ближней инфракрасной спектроскопии.
Эта технология позволяет отслеживать активность мозга, фиксируя, как свет поглощается кровью. Основным её преимуществом остаются доступность и мобильность. Однако метод имеет существенное ограничение: инфракрасный свет способен проникать только на глубину до четырёх сантиметров, охватывая лишь поверхностные структуры мозга. Изучение более глубоких зон, отвечающих за память, эмоции и двигательную активность, до сих пор требовало применения более громоздких и дорогостоящих технологий, таких как магнитно-резонансная томография.
Исследователи из Университета Глазго сумели сделать то, что ранее считалось невозможным, — зафиксировать свет, прошедший насквозь через всю толщу головы взрослого человека. Эти данные были опубликованы в журнале Neurophotonics. Как показало исследование, при определённых условиях удаётся зафиксировать фотоны, которые преодолели путь от одной стороны головы до другой, включая её наиболее широкие участки.
Для достижения результата команда использовала мощные лазерные импульсы и чувствительные детекторы, создавая экспериментальную установку с минимальным уровнем фонового освещения. Источник света размещался с одной стороны головы добровольца, а детектор — с противоположной. Такая конфигурация позволила отследить редкие фотоны, которым удалось пройти сквозь череп и ткани мозга.
Дополнительно исследователи провели детальное компьютерное моделирование для прогнозирования путей распространения света через сложную структуру головы. Модельные расчёты совпали с результатами экспериментов, подтвердив, что зафиксированные фотоны действительно пересекли всю голову. Анализ также показал, что свет чаще всего движется по траекториям, совпадающим с областями мозга, содержащими меньше плотных тканей, например, через спинномозговую жидкость.
Несмотря на то что метод пока далёк от применения в клинической практике — эксперимент требовал полчаса сбора данных и проводился на добровольце со светлой кожей и отсутствием волос — это открытие уже позволяет по-новому взглянуть на возможности дальнейшего развития оптических технологий визуализации мозга. Полученные результаты дают основания полагать, что в будущем станет возможной разработка портативных устройств для более глубокого изучения структуры мозга без необходимости использования сложного и дорогостоящего оборудования.
Перспективы технологии связаны с созданием новых методов диагностики и мониторинга заболеваний, включая инсульты, черепно-мозговые травмы и опухоли, особенно в тех регионах, где доступ к МРТ и КТ ограничен. Дальнейшее развитие исследований в этом направлении способно изменить подходы к нейровизуализации, сделав её более доступной и удобной для использования в клиниках и даже в домашних условиях.
Источник: www.news-medical.net
Эта технология позволяет отслеживать активность мозга, фиксируя, как свет поглощается кровью. Основным её преимуществом остаются доступность и мобильность. Однако метод имеет существенное ограничение: инфракрасный свет способен проникать только на глубину до четырёх сантиметров, охватывая лишь поверхностные структуры мозга. Изучение более глубоких зон, отвечающих за память, эмоции и двигательную активность, до сих пор требовало применения более громоздких и дорогостоящих технологий, таких как магнитно-резонансная томография.
Исследователи из Университета Глазго сумели сделать то, что ранее считалось невозможным, — зафиксировать свет, прошедший насквозь через всю толщу головы взрослого человека. Эти данные были опубликованы в журнале Neurophotonics. Как показало исследование, при определённых условиях удаётся зафиксировать фотоны, которые преодолели путь от одной стороны головы до другой, включая её наиболее широкие участки.
Для достижения результата команда использовала мощные лазерные импульсы и чувствительные детекторы, создавая экспериментальную установку с минимальным уровнем фонового освещения. Источник света размещался с одной стороны головы добровольца, а детектор — с противоположной. Такая конфигурация позволила отследить редкие фотоны, которым удалось пройти сквозь череп и ткани мозга.
Дополнительно исследователи провели детальное компьютерное моделирование для прогнозирования путей распространения света через сложную структуру головы. Модельные расчёты совпали с результатами экспериментов, подтвердив, что зафиксированные фотоны действительно пересекли всю голову. Анализ также показал, что свет чаще всего движется по траекториям, совпадающим с областями мозга, содержащими меньше плотных тканей, например, через спинномозговую жидкость.
Несмотря на то что метод пока далёк от применения в клинической практике — эксперимент требовал полчаса сбора данных и проводился на добровольце со светлой кожей и отсутствием волос — это открытие уже позволяет по-новому взглянуть на возможности дальнейшего развития оптических технологий визуализации мозга. Полученные результаты дают основания полагать, что в будущем станет возможной разработка портативных устройств для более глубокого изучения структуры мозга без необходимости использования сложного и дорогостоящего оборудования.
Перспективы технологии связаны с созданием новых методов диагностики и мониторинга заболеваний, включая инсульты, черепно-мозговые травмы и опухоли, особенно в тех регионах, где доступ к МРТ и КТ ограничен. Дальнейшее развитие исследований в этом направлении способно изменить подходы к нейровизуализации, сделав её более доступной и удобной для использования в клиниках и даже в домашних условиях.
Источник: www.news-medical.net
