زومیت/ دانشمندان روش جدیدی برای تصویربرداری غیرتهاجمی از مغز ابداع کرده‌اند که در آن نور از یک سوی سر تابانده شده و از سوی دیگر عبور می‌کند.

درحال‌حاضر، بهترین روش قابل‌حمل و کم‌هزینه برای پایش فعالیت‌های مغزی، طیف‌سنجی عملکردی فروسرخ نزدیک (fNIRS) است. با این‌حال، این روش فقط چند سانتی‌متر به عمق بافت نفوذ می‌کند، بنابراین برای بررسی لایه‌های عمیق‌تر مغز، به دستگاه‌های بزرگ و حجیم ام‌آرآی (تصویربرداری تشدید مغناطیسی) نیاز است.

روش جدیدی که توسط تیمی از دانشگاه گلاسگو در اسکاتلند توسعه یافته است، حساسیت fNIRS را گسترش می‌دهد و امکان عبور نور را از میان ترکیب پیچیده‌ای از استخوان، نورون‌ها و بافت‌های تشکیل‌دهنده سر انسان فراهم می‌سازد.

برای انجام این کار، پژوهشگران چند تغییر اعمال کردند: آن‌ها توان لیزر فروسرخ نزدیک را (البته، در محدوده‌ای ایمن) افزایش دادند و درعین‌حال، سامانه‌ای کامل‌تر برای جمع‌آوری داده‌ها طراحی و به‌کار گرفتند. گرچه با وجود این تغییرات، در جریان آزمایش‌ها مقدار بسیار اندکی از فوتون‌ها توانستند از یک سوی سر به سوی دیگر عبور کنند. با‌این‌حال، این پژوهش آغاز امیدوارکننده‌ای برای ابداع روش‌های تصویربرداری قابل‌حمل و عمقی‌تر است که می‌توانند بدون نیاز به باز کردن جمجمه، بینشی ارزشمند از آنچه درون مغز می‌گذرد، در اختیارمان قرار دهند.

ذکر این نکته ضروری است که فرایندی که به آن اشاره شد، فقط در یک نفر از میان ۸ شرکت‌کننده موفقیت‌آمیز بود. این فرد، مردی با پوست روشن بود که روی سرش مو نداشت. همچنین، این روش به تنظیمات بسیار خاص و  به زمان اسکن نسبتا طولانی حدود ۳۰ دقیقه، نیاز دارد.

محدودیت‌های اشاره‌شده توسط پژوهشگران به‌طور کامل موردتوجه قرار گرفته است، اما آن‌ها عواملی نظیر سرعت را قربانی کردند تا اثبات کنند که امکان عبور نور از سر انسان به کمک فناوری fNIRS وجود دارد و در این کار نیز موفق شدند.

مدل‌های کامپیوتری که براساس اسکن‌های سه‌بعدی دقیق سر ساخته شده بودند، برای پیش‌بینی حرکت فوتون‌ها (ذرات نور) درون جمجمه استفاده شدند. پیش‌بینی‌ها با نور واقعی که جمع‌آوری شده بود، مطابقت داشتند و همین موضوع اعتبار بیشتری به نتایج بخشید.

پژوهش نشان داد وقتی نور از سر عبور می‌کند، به‌طور اتفاقی پخش نمی‌شود، بلکه مسیرهای خاصی را دنبال می‌کند. این مسیرها معمولا از قسمت‌های شفاف‌تر مثلا مناطقی که مایع مغزی‌نخاعی وجود دارد، می‌گذرند. آگاهی از این موضوع به دانشمندان کمک می‌کند در آینده بتوانند تصویربرداری‌های مغزی را دقیق‌تر و هدفمندتر انجام دهند. پژوهشگران می‌گویند با قراردادن منابع نور در نقاط مختلف روی سر، می‌توان به‌صورت دقیق‌تر و هدفمند، بخش‌های عمیق‌تر مغز را جدا و بررسی کرد.

از مزایای fNIRS این است که هزینه پایینی دارد و دستگاه‌های آن کوچک و قابل حمل هستند. بنابراین، با این روش، اسکن‌های مغز برای بررسی سکته مغزی، آسیب‌های مغزی و تومورها برای تعداد بیشتری از افراد می‌تواند در دسترس باشد.

وقتی در آینده دستگاه‌های تصویربرداری پیشرفته‌تری ساخته شوند، پژوهش حاضر به کمک روش‌هایی خواهد آمد که اعماق مغز را مورد بررسی قرار می‌دهند. گرچه ممکن است مدتی طول بکشد تا بتوانیم نور را به‌طور کامل و در مدت زمان مناسب از کل سر عبور دهیم تا این روش کاربردی شود.

تصویربرداری‌های مغز نقش بسیار مهمی در شناخت تغییرات دوران نوجوانی و همچنین درمان بیماری‌ها در پیری دارند و به همین دلیل این فناوری قابلیت‌ها و فرصت‌های زیادی برای بهبود سلامت انسان‌ها فراهم می‌کند.

روش‌های تصویربرداری مبتنی‌بر نور که بدون نیاز به جراحی یا وارد کردن دستگاه به بدن انجام می‌شوند، می‌توانند به‌عنوان پلی بین دو فناوری موجود عمل کنند: دستگاه‌های ارزان و قابل حملی مثل EEG که فعالیت مغز را ثبت می‌کنند و دستگاه‌های پیشرفته و گران‌قیمتی مثل fMRI که تصاویر بسیار دقیقی از مغز می‌گیرند. این روش‌های نوری می‌توانند مزایای هر دو را ترکیب کنند و فاصله تکنولوژیکی بین آن‌ها را پر کنند.

پژوهش در مجله‌ی Neurophotonics منتشر شده است.