Nová éra vyšetrovania mozgu pomocou svetla

Vedci z University of Glasgow v Škótsku dosiahli významný pokrok vo vývoji neinvazívnej techniky zobrazovania mozgu. Po prvýkrát sa im podarilo prežiariť svetlo cez celú ľudskú hlavu, čo predstavuje revolučný krok. Táto metóda rozširuje možnosti funkčnej blízko-infračervenej spektroskopie (fNIRS), ktorá doteraz dokázala preniknúť len do hĺbky niekoľkých centimetrov. Schopnosť preniknúť svetlom cez celú hrúbku lebky a mozgového tkaniva predstavuje zásadnú zmenu v dosahu tejto technológie.

Ak sa táto technika osvedčí v širšom meradle, zobrazovanie mozgu by sa mohlo stať oveľa dostupnejším a menej invazívnym ako drahé a objemné metódy, ako je funkčná magnetická rezonancia (fMRI). To by mohlo viesť k demokratizácii monitorovania zdravia mozgu, sprístupneniu ho širšej populácii a potenciálne k skoršej diagnostike a lepšej prevencii neurologických ochorení. Na dosiahnutie tohto prelomového výsledku vedci zvýšili intenzitu blízko-infračerveného lasera, pričom zostali v bezpečných limitoch pre ľudské telo.

Kľúčom k úspechu bolo aj zavedenie komplexnejšieho zberného systému. Hoci sa cez hlavu dostal len malý prúd fotónov, tento úspech je považovaný za sľubný začiatok pre hlbšie a prenosné zobrazovanie mozgu. Prekonanie biologických bariér, ako sú lebka a mozgové tkanivo, ktoré sú z optického hľadiska tradične považované za nepriepustné, je významným úspechom. Skutočnosť, že fotóny prenikli, aj keď len "malý prúd", a že počítačové modely presne predpovedali ich dráhu, naznačuje hlbšie pochopenie interakcie svetla s biologickým tkanivom.

Toto nie je len o zobrazovaní; ide o posúvanie hraníc toho, čo bolo považované za opticky priepustné v ľudskom tele. To by mohlo viesť k novým terapeutickým aplikáciám nad rámec samotného zobrazovania, napríklad k svetlom riadeným terapiám pre hlboké mozgové štruktúry, ktoré by boli menej invazívne ako súčasné chirurgické metódy.  Nová technika by mohla v budúcnosti umožniť tomografické zobrazovanie kritických biomarkerov hlboko v mozgu dospelého človeka.

Počas experimentov bola metóda úspešná u jedného z ôsmich účastníkov štúdie – muža so svetlou pokožkou a bez vlasov na hlave. Proces si vyžaduje veľmi špecifické nastavenie a dlhší čas skenovania, približne 30 minút. Vedci priznali tieto obmedzenia, no ich prioritou bolo dokázať samotnú možnosť prechodu svetla cez ľudskú hlavu pomocou fNIRS. Počítačové modely založené na detailných 3D skenoch hlavy presne predpovedali pohyb fotónov cez lebku, čo sa zhodovalo so zozbieraným svetlom.

^{Zdroj Foto: Radford et al., Neurophotonics, 2025}

Výskum tiež odhalil, že svetlo sa pohybuje preferovanými cestami cez hlavu, vrátane priehľadnejších častí, ako sú tie vyplnené mozgovomiešnym mokom. Toto poznanie by mohlo v budúcnosti pomôcť lepšie zacieliť skenovanie mozgu. fNIRS je výhodná pre svoju relatívne nízku cenu a kompaktnosť.

Tento výskum by mohol byť užitočný pre budúce zobrazovacie zariadenia, ktoré sa snažia preniknúť hlbšie do mozgu, aj keď praktická aplikácia pre plné preniknutie hlavou je ešte vzdialená. Skenovanie mozgu je cenné pre pochopenie dospievania a liečbu chorôb. Optické modality pre neinvazívne zobrazovanie mozgu sľubujú preklenutie priepasti medzi lacnými zariadeniami, ako je EEG, a drahými, vysokorozlišovacími prístrojmi, ako je fMRI. Výskum bol publikovaný v časopise Neurophotonics.  

Zdroj: sciencealert.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}