Νέα απεικονιστική μέθοδος εγκεφάλου μέσω φωτός

23/06/2025 eidikeuomenoi.gr Φωτογραφίες - βίντεο, 0

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα κατάφερε για πρώτη φορά να ανιχνεύσει φως που διαπέρασε ολόκληρο το κεφάλι ενός ενήλικα ανθρώπου, ανοίγοντας νέους ορίζοντες για τη μη επεμβατική απεικόνιση του εγκεφάλου.

Η Πειραματική Διαδικασία

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα εξαιρετικά ισχυρό παλμικό λέιζερ, το οποίο κατεύθυναν στη μία πλευρά του κεφαλιού ενός εθελοντή. Στην αντίθετη πλευρά τοποθέτησαν έναν υπερευαίσθητο ανιχνευτή φωτονίων, σχεδιασμένο να ανιχνεύει ακόμα και τα ελάχιστα φωτόνια που θα κατάφερναν να διασχίσουν το κρανίο και τον εγκέφαλο. Για να ελαχιστοποιήσουν τις παρεμβολές, το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε απόλυτο σκοτάδι και με ειδική θωράκιση από εξωτερικό φως.

Ακραία Εξασθένιση και Τεχνικές Προκλήσεις

Η εξασθένιση του φωτός ήταν τεράστια: για κάθε 10¹⁸ (ένα δισεκατομμύριο δισεκατομμύρια) φωτόνια που εκτοξεύονταν, μόλις ένα κατάφερνε να φτάσει στην άλλη πλευρά. Η συλλογή επαρκών δεδομένων απαιτούσε περίπου 30 λεπτά συνεχούς μέτρησης και το πείραμα ήταν επιτυχές μόνο σε έναν συμμετέχοντα με πολύ ανοιχτόχρωμο δέρμα και χωρίς μαλλιά, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η απορρόφηση και σκέδαση του φωτός.

Υπολογιστικά Μοντέλα και «Φωτεινοί Αυτοκινητόδρομοι»

Παράλληλα με το πείραμα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν λεπτομερή τρισδιάστατα υπολογιστικά μοντέλα για να προβλέψουν πώς θα κινούνταν τα φωτόνια μέσα από τα στρώματα του κρανίου και του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων ταυτίστηκαν με τις πειραματικές μετρήσεις, επιβεβαιώνοντας ότι τα φωτόνια που ανιχνεύθηκαν είχαν διασχίσει ολόκληρο το κεφάλι.

Ένα εντυπωσιακό εύρημα ήταν ότι το φως δεν διασκορπίζεται τυχαία, αλλά ακολουθεί «προτιμησιακές διαδρομές» μέσα από περιοχές με χαμηλότερη σκέδαση, όπως το εγκεφαλονωτιαίο υγρό (CSF). Αυτοί οι «φωτεινοί αυτοκινητόδρομοι» επιτρέπουν σε ελάχιστα φωτόνια να διασχίσουν το κρανίο και τον εγκέφαλο, προσφέροντας ελπίδες για στοχευμένη απεικόνιση βαθύτερων περιοχών του εγκεφάλου στο μέλλον.

Προοπτικές και Περιορισμοί

Η μέθοδος αυτή, γνωστή ως λειτουργική φασματοσκοπία εγγύς υπερύθρου (fNIRS), είναι σχετικά οικονομική και συμπαγής σε σχέση με τεχνολογίες όπως το MRI ή το CT. Αν και προς το παρόν απαιτεί ειδικές συνθήκες και δεν είναι πρακτική για καθημερινή χρήση, το επίτευγμα αποδεικνύει ότι η απεικόνιση βαθύτερων εγκεφαλικών δομών με φως είναι εφικτή – κάτι που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αδύνατο για ενήλικες.

Στο μέλλον, τέτοιες τεχνικές θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε φορητές, οικονομικές συσκευές για τη διάγνωση και παρακολούθηση παθήσεων όπως τα εγκεφαλικά επεισόδια, οι όγκοι και οι κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις, ιδίως σε περιβάλλοντα όπου η πρόσβαση σε ακριβές απεικονιστικές μεθόδους είναι περιορισμένη.

Συμπέρασμα

Η ανίχνευση φωτός που διαπερνά ολόκληρο το ανθρώπινο κεφάλι αποτελεί ορόσημο για την ιατρική τεχνολογία και την έρευνα του εγκεφάλου. Παρά τους περιορισμούς, το επίτευγμα αυτό ανοίγει τον δρόμο για νέες, μη επεμβατικές και προσιτές μεθόδους απεικόνισης του εγκεφάλου, με σημαντικές προοπτικές για την κλινική πράξη και την επιστημονική έρευνα.

Πηγές:

www.spiedigitallibrary.org/journals/neurophotonics/volume-12/issue-2/025014/Photon-transport-through-the-entire-adult-human-head/

https://www.photonics.com/Articles/Photon_Transport_Through_Entire_Head_Shows/a71134

Πώς να ξεχωρίσετε τα τσιμπήματα από τα κοινά έντομα στην Ελλάδα Καρδιακή Υγεία και Γνωστική Έκπτωση: Η Σύνδεση Καρδιάς και Εγκεφάλου