4 Minute
Noi progrese în imagistica cerebrală non-invazivă
O realizare remarcabilă a fost atinsă de cercetătorii de la Universitatea din Glasgow, care au reușit să transmită lumină prin întregul cap al unui subiect uman în viață. Această realizare reprezintă un pas înainte important pentru tehnologiile de imagistică cerebrală non-invazivă. Spre deosebire de metodele tradiționale, ce implică echipamente voluminoase și costuri ridicate, această tehnică inovatoare deschide perspective pentru imagistica cerebrală profundă, mai accesibilă, portabilă și mai ieftină în viitor.
Context științific: Limitele tehnicilor actuale de imagistică cerebrală
Metodele actuale de investigare a activității cerebrale, precum imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI), oferă detalii de înaltă rezoluție, însă sunt scumpe, fixe și dificil de folosit în practica medicală de zi cu zi. La polul opus, tehnologiile portabile, cum ar fi electroencefalografia (EEG) și spectroscopia funcțională în infraroșu apropiat (fNIRS), sunt mai accesibile și mai compacte, dar au limitări semnificative în vizualizarea structurilor cerebrale profunde. De exemplu, fNIRS convențional poate pătrunde doar câțiva centimetri sub scalp, ceea ce îi reduce eficiența pentru studierea activității neuronale adânci sau a biomarkerilor critici.
Detalii ale experimentului: Optimizarea fNIRS pentru a traversa craniul
Pentru a depăși aceste limitări, echipa de la Universitatea din Glasgow a îmbunătățit metodologia fNIRS. Ei au crescut cu atenție intensitatea laserelor în infraroșu apropiat, menținându-le totodată sub pragurile de siguranță biologică, și au implementat un sistem avansat de colectare a fotonilor. Acest lucru a maximizat cantitatea de lumină capabilă să parcurgă tot capul uman. În cadrul experimentului, doar un flux foarte mic de fotoni a reușit să treacă de pe o parte pe cealaltă a capului, dar această reușită a demonstrat fezabilitatea conceptului și potențialul de a revoluționa viitoarele aplicații de imagistică cerebrală non-invazivă.
Provocări și limitări
Transmiterea cu succes a avut loc la unul dintre cei opt participanți: un bărbat cu pielea deschisă la culoare și scalp lipsit de păr, caracteristici care au redus absorbția și dispersia luminii. Procesul a necesitat, de asemenea, o configurație experimentală specifică și un timp extins de scanare – aproximativ 30 de minute. Cercetătorii au recunoscut aceste limitări, subliniind că principalul lor scop a fost demonstrarea posibilității fundamentale a acestei tehnici de penetrare profundă. Rezultatele deschid însă calea pentru viitoare optimizări ce pot îmbunătăți viteza, versatilitatea și utilitatea în rândul populațiilor diverse.
Rezultate cheie și implicații pentru neuroștiință
Unul dintre aspectele notabile ale studiului a privit mișcarea fotonilor în interiorul craniului. Modelele computerizate bazate pe scanări 3D au prezis cu exactitate traseele urmate de fotoni, acestea fiind confirmate de rezultate reale. Semnificativ, cercetarea a arătat că lumina nu se împrăștie aleatoriu în cap, ci tinde să urmeze trasee preferențiale, în special prin zone transparente, cum ar fi cele cu lichid cefalorahidian. Astfel, viitoarele tehnologii de imagistică cerebrală non-invazivă ar putea fi direcționate precis către regiuni specifice, facilitând o explorare mai profundă și fidelă a activității neuronale.
Potrivit echipei de cercetare, „Aceste rezultate dezvăluie potențialul extinderii tehnologiilor de imagistică cerebrală non-invazivă, bazate pe lumină, pentru tomografia biomarkerilor critici din profunzimea creierului uman adult.”
Impactul larg și perspective de viitor
Tehnica fNIRS îmbunătățită oferă avantaje importante față de alte metode de neuroimagistică. Costul redus și mobilitatea ar putea facilita utilizarea pentru diagnosticarea extinsă – monitorizarea accidentelor vasculare cerebrale, a traumatismelor craniene sau a tumorilor cerebrale, inclusiv în afara marilor spitale. Capacitatea de a examina non-invaziv zone cerebrale adânci poate accelera progresul cercetărilor în dezvoltarea cognitivă, bolile neurologice și sănătatea mintală de-a lungul vieții.
În viitor, cercetările vor urmări reducerea timpilor de scanare, extinderea aplicabilității către persoane cu trăsături variate ale capului și părului, precum și proiectarea unor sisteme imagistice de nouă generație. Deși poate dura timp până când imagistica completă prin cap să fie accesibilă în practica zilnică, acest succes reprezintă un progres major în reducerea decalajului dintre dispozitivele portabile simple și scanerele de înaltă rezoluție.
După cum subliniază cercetătorii: „Modalitățile optice de imagistică non-invazivă a creierului uman pot umple golul tehnologic dintre dispozitive ieftine și portabile, precum EEG, și instrumente performante, ca fMRI.”
Concluzie
Acest studiu revoluționar demonstrează, pentru prima dată, că este posibilă transmiterea completă a luminii prin capul uman, folosind un sistem fNIRS optimizat. Chiar dacă tehnica se află la început, această abordare inovatoare promite un viitor în care imagistica cerebrală profundă va fi mai sigură, accesibilă și rentabilă, deschizând noi perspective atât pentru cercetare, cât și pentru medicina clinică în domeniul neuroștiințelor și neurologiei.
Comentarii