Uygun fiyatlarla optik serebral görüntüleme ilerlemesi

Çoğunlukla, başka birinin beyninde neler olup bittiğini görmek isteyen herkes, hangi araçların kullanılacağı konusunda tehlikeye atmalıdır. . Elektroensefalograf (EEG) Ucuz ve taşınabilir, ancak alternatifken beynin dış katmanlarının ötesinde çok fazla okuyamıyorum Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme (FMRI)Pahalı ve bir odanın büyüklüğü, ancak daha derine inebilir. Şimdi, Glasgow’daki bir araştırma grubu, bir gün uygun ve taşınabilir ekipmanı kullanarak fMRI derinliğini sağlayabileceği bir mekanizma geliştirdi. EEG. Teknoloji daha önce imkansız görünen bir şeye güvenecek: bir kişinin kafasından ışık tutmak.

Açıkçası, insan kafası içinden fazla ışık bırakmaz. Yıllarca, serebral görüntüleme Optik serebral görüntüleme adı verilen ışık kullanan teknikler, araştırma ve klinik uygulamada yaygın olarak kullanılmak için bu bariyere karşı savaşmıştır. Optik serebral görüntüleme esas olarak kullanır Yakın kızılötesi ışıkinsan dokusunun nispeten şeffaf olduğu. Ancak insan kafaları, Glasgow’un araştırma grubunun, yakındaki kızılötesinin sadece bir milyarının bir fotonunun bir kısımdan diğerine geçmeyi başardığını keşfettiğini keşfetti. Bu gibi istatistikler, derin beyin içinden ışığın taşınmasının imkansız olduğu sonucuna varmak için sahaya itmişti. Daniele FacecioGlasgow Üniversitesi grubu son zamanlarda yaptı.

“Bazen düşünce aşamalarından geçtik, tamam, belki de bu imkansız çünkü uzun yıllardır bir sinyal görmedik.” —Jack Radford, Glasgow Üniversitesi

“Beyin aktivitesini izlemek için belki de üç santimetre uzakta, belki de beş santimetre uzaklıkta konumlandırılmış lazer dedektörleri olan birçok optik teknik var. Ama kimse gerçekten kafanın dibine gitmeye çalışmamıştı”, ” Jack RadfordÇalışmanın ana yazarı Nöroponikaçıklıyor. Ekip, yoğun bir malzeme ve sohbet levhasıyla başladı ve ışığın bir insan kafasının malzemesinin genişliğinden geçebileceğini keşfetti. Fotodetektör. Sonra sınırlarını test etmek için bir deney tasarladılar. Yakın kızılötesi ışık bir gönüllünün kafasından iletim.

Grup, milyonlarca fotonun, başın bir tarafında 800 nanometrelik dalga boyunun ışığını diğer tarafta bir dedektörün ışığını yayan 1.2 watt’lık bir lazerden seyahat ettiği zamanları ölçtü. Her seferinde bireysel fotonların öznenin başından geçebileceği olası yolları temsil etti. Ayrıca fotonların seyahat yollarını simüle ettiler ve hem deneysel hem de simüle edilmiş zamanların dağılımlarını oluşturdular. Dağıtımlar çok benzer olduğu için, sadece odadan geçen rastgele fotonları tespit etmedikleri sonucuna vardılar. Ama bu sadece pürüzsüz bir navigasyon değildi.

Bir milyar fotonda onu aşan bir milyar fotonda kesin olarak bulmak için birçok deneysel konfigürasyon yinelemesi yapıldı.Extreme Light Group/Glasgow Üniversitesi

Radford, “Gazetede olmayan şey, gerçekten işe yaramayan beş yıllık deneylerdir” diyor. Ekibin deneye getirdiği büyük bir gelişme, arka plan gürültüsünü azaltmaktı. Çok az foton sonuna kadar gittiğinden, fotonların dedektöre çarpması için odaya geri dönmesi, aslında kafadan geçen fotonlardan daha muhtemeldir. Drape gibi ayarlamalar, öznenin başının üstünde siyah bir bez gibi ayarlar yaptılar, tüm deneyi kara bir kutuda gerçekleştirdiler, konuyu bir uyku düzenlemesine koydular ve iyi sonuçlar görmeden önce tüm bunların üzerine başka bir siyah kapak taktılar. Ayrıca birkaç tane denemediler lazerYarıçapın boyutunu ve dalga boyunu ayarlayarak ve bazıları bisiklet kaskları ve kayışları içeren sinyallerini iyileştirmek için yeni konfigürasyonlar icat ederek.

Radford, “Bazen düşünce aşamalarından geçtik, tamam, belki de bu imkansız çünkü uzun yıllardır bir sinyal görmedik” diyor. Diyerek şöyle devam etti: “Ama her zaman bir şeyler yapabileceğimiz bir tür eğilim vardı. Bu yüzden araştırma projesindeki momentumu koruyan şey bu.”

Şimdi derin beyinden geçen fotonları ölçme olasılığı, daha erişilebilir ve daha derin olan daha ucuz serebral görüntüleme teknolojisinin bir dizi yeni olasılığını açıyor.

En derin optik beyin görüntülemeye doğru

“Bugüne kadarki uygulamalar pratik olarak beynin yüzeyine odaklanıyor, mevcut teknolojinin yapabileceği şey bu” diyor. Roarke HorstmeyerDuke Üniversitesi’nde profesör Biyomedikal Mühendisliği Glasgow arayışında yer almayan bölüm. Araştırma “bu optik teknolojinin bu daha derin bölgelere ulaşıp ulaşamayacağını değerlendirmeye ve belirlemeye yardımcı oluyor”.

Radford, özellikle beynin sağlığını ölçmeye yardımcı olmak için klinik ve doktor bağlamlarında nüfuz eden nüfuz eden beyin görüntüleme geleceğini uygulama yollarını araştırıyor. Bir dizi geniş çaplı koşul için ve bilişsel düşüş, nörodejeneratif hastalıklar, serebral sis ve beyin duyguları gibi ölçülmesi zor, hastaneler Genellikle beyin fonksiyonunu belirlemek için anketler kullanır. Ancak “[there are] Gerçek bir biyobelirteç yok, ancak beynin sağlığı ve zamanla nasıl geliştiğine rağmen, “diyor Radford. Optik görüntüleme En derin beyne ulaşabilen araçlar, ölçülmesi gereken zor koşulları tanımlamak için daha yaygın olarak erişilebilir ve deterministik bir yöntem sağlayabilir.

Başka bir uygulama Radford ile ilgileniyor, çekimlerin hızlı teşhisidir. Ciddi nörolojik hasar meydana gelmeden önce çekimleri doğru bir şekilde tanımlayın ve tedavi edin. CT taraması VE MRI tam nedenini belirlemek için birkaç saat içinde vurmak. Ancak bu taramalar pahalıdır, bu da tedaviyi daha az erişilebilir hale getirir. Reçete İnme tedavisi Ancak davayı bilmeden ölümcül sonuçlara yol açabilir. Yataktaki bir beyin tarayıcı Optik serebral görüntüleme yöntemlerinin kullanımı, inme nedenini hızlı ve ucuzlayarak hızlı bir tanı ve tedaviye yol açabilir.

Radford, pahalı ve daha derin görüntüleme ekipmanlarının daha ucuzdan daha ucuzdan daha fazla uzlaşmasının, ancak daha yüzeysel sensörlerin kırılmaya başladığı konusunda hevesli. Doktorlar ve araştırmacılar “kullanabileceklerinin farkında değiller [brain imaging] Çünkü her zaman manyetik rezonans görüntüleme kullanmanın söz konusu olmadığını düşünmüşlerdi … şimdi [MRI] Soru değil, doktorlarla konuşmak ve … kendilerine yardım etmek için farklı potansiyel kullanımları keşfetmek heyecan verici teşhis Ve onların tedavisi “diyor.

Bununla birlikte, teknolojinin klinik bir ortamda başarılı olmak için henüz üstesinden gelmediği engeller vardır. Birincisi, çalışmanın kendisi derin beyni hayal etmedi; Sadece foton gönderdi. “Teknolojinin hala uzun bir yolu var, hala başlangıçta,” diyor Horstmeyer. Başka bir engel, deneklerin kafalarının anatomisinin varyasyonları olacaktır: deneyin Radford grubunda testler yaptığı sekiz gönüllü, sadece berrak bir ciltli ve saçsız bir katılımcı için bir sinyal tespit edebildi.

Horstmeyer, “Kafanın dibine gittiğinizde, o kadar düşük seviyelerdesiniz ki, sadece cildin rengi veya kafatasının kalınlığı veya sahip olduğunuz saç stili, onu tespit edip tespit edebilme farkını yaratabilir” diyor.

Radford, gücün boyutunu ve lazerin yarıçapını değiştirerek insan anatomisinde değişikliklerin üstesinden gelmenin bir yolu olabileceğini düşünüyor, ancak bu değişikliklerin uzay çözünürlüğü ile ilgili sorunlara neden olabileceğini itiraf ediyor. “Aklımda hala çözülmemiş bir sorun” diyor.

Bu zorluklara rağmen Radford, çalışmanın amacının sadece fotonları tüm insan kafasına taşımanın fiziksel olarak mümkün olduğunu göstermek olduğunu vurgulamaktadır. “Ölçüm noktası imkansız olanı göstermek, mümkün olabileceğimizi gösterdik. Ve umarız … bu, bu cihazların yeni nesline ilham verebilir” diyor.