Прорыв: пролить свет на человеческий мозг без хирургического вмешательства

Учёные из Университета Глазго (Шотландия) только что достигли беспрецедентного результата: им удалось успешно направить луч света с одной стороны черепа человека на другую. Этот успех открывает надежду на создание неинвазивного метода визуализации мозга, который будет дешевле и гибче, чем существующее громоздкое оборудование.

В настоящее время функциональная спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне (фНИРС) считается одним из самых дешёвых и портативных методов регистрации активности мозга. Однако эта технология позволяет проникать лишь на несколько сантиметров вглубь кожи головы, поэтому магнитно-резонансная томография (МРТ) остаётся единственным способом получить более глубокое «видение».

В исследовании, опубликованном в журнале Neurophotonics, группа ученых увеличила чувствительность fNIRS, используя более мощный лазер ближнего инфракрасного диапазона (все еще в пределах безопасности), а также добавила более сложную систему сбора света для обнаружения крошечного количества фотонов, проходящих через череп.

В серии тестов только один доброволец, светлокожий безволосый мужчина, продемонстрировал полное прохождение света с одной стороны головы на другую. Сканирование занимало до 30 минут и требовало чрезвычайно точной настройки.

Несмотря на ограниченные результаты, команда заявляет, что их главной целью было продемонстрировать, казалось бы, невозможное: прохождение света через череп взрослого человека. Ради этого им пришлось пойти на многое, включая скорость сканирования, размер выборки и условия контроля.

Используя компьютерную модель, созданную на основе 3D-сканирования черепа, команда точно предсказала траектории фотонов. Примечательно, что свет не рассеивался случайным образом, а следовал по определённым траекториям, например, через полости спинномозговой жидкости, которые более прозрачны. Это открытие открывает возможность целенаправленного воздействия на более глубокие области мозга, изменяя положение внешнего источника света.

Технология фБИРС обладает множеством преимуществ: она компактна, недорога и может быть доступна для населения, в отличие от дорогостоящих и стационарных аппаратов МРТ в больницах. После полного развития новая технология может быть использована для раннего скрининга инсультов, опухолей головного мозга или мониторинга повреждений головного мозга непосредственно на месте происшествия.

Исследователи полагают, что метод транскраниального освещения может стать технологическим мостом между недорогой электроэнцефалографией (ЭЭГ) и высокоточной, но дорогой МРТ. В будущем портативные устройства для визуализации мозга с высокой глубиной проникновения позволят сделать нейродиагностику доступнее для людей, особенно в отдалённых районах.

В настоящее время исследование рассматривается как основа для разработки устройств визуализации мозга следующего поколения, которые будут использоваться как для диагностики заболеваний, так и для изучения интеллектуального развития у детей и нейродегенерации у пожилых людей.