Imaginați-vă că puteți observa regiunile profunde ale creierului uman folosind o simplă rază de lumină. Ceea ce anterior era doar science fiction ar putea deveni realitate. Cercetătorii de la Universitatea din Glasgow au realizat o performanță tehnică considerată anterior imposibilă: trecerea luminii prin întregul cap al unui adult viu. Această descoperire ar putea transforma modul în care diagnosticăm și monitorizăm tulburările neurologice.
Oamenii de știință folosesc o tehnică numită spectroscopie funcțională în infraroșu apropiat (sau fNIRS) pentru a observa activitatea cerebrală de câțiva ani. Prin măsurarea modului în care lumina infraroșie este absorbită de sângele din creier, fNIRS face posibilă cartografierea activității neuronale – la fel ca un RMN, dar mai ușor, mai portabil și mai rentabil. Această metodă a avut întotdeauna o limitare majoră: a permis doar observarea straturilor superficiale ale creierului, până la aproximativ 4 cm adâncime. Cu alte cuvinte, era orb la regiunile mai profunde ale creierului, cele care controlează funcțiile vitale precum memoria, emoțiile și abilitățile motorii.
De ce este atât de dificil să transmiți lumina prin craniul uman? Deoarece capul este un țesut complex, alcătuit din oase, piele, mușchi și fluide, care împrăștie și absorb masiv lumina. Drept urmare, o mare parte din fotoni se pierd pe parcurs, împiedicând orice speranță de trecere completă. Dar echipa condusă de Dr. Zixin Zhang de la Universitatea din Glasgow a decis să conteste aceste limitări. Scopul lor: să demonstreze că este posibil să se detecteze lumina care a trecut prin întreaga lățime a capului, chiar și în punctul său cel mai lat.
Pentru a realiza această performanță, cercetătorii au folosit un fascicul laser pulsat extrem de puternic îndreptat spre tâmpla unui voluntar. Pe cealaltă parte a capului voluntarului, un detector ultra-sensibil a fost însărcinat cu captarea câtorva fotoni capabili să iasă pe cealaltă parte a craniului. Experimentul a fost realizat în condiții extrem de riguroase: un mediu întunecat, un sistem optic optimizat pentru a evita orice lumină parazită și poziționarea senzorilor cu o precizie milimetrică. Rezultatul: detectarea eficientă a fotonilor care au trecut prin întregul craniu și creier.
Pentru a confirma rezultatele lor, cercetătorii au folosit simulări numerice avansate bazate pe anatomia creierului real. Aceste modele au dezvăluit un fapt fascinant: lumina urmează căi preferențiale prin structurile interne ale craniului, în special prin lichidul cefalorahidian, care împrăștie slab lumina. Cu alte cuvinte, anumite zone acționează ca niște coridoare optice naturale, permițând fotonilor să călătorească mai departe decât se așteaptă. Această descoperire deschide noi căi de proiectare pentru viitoarele dispozitive de neuroimagistică.
Fiți atenți, însă: metoda actuală nu este încă pregătită pentru utilizarea clinică de rutină. Funcționează doar pe persoane fără păr, cu pielea deschisă la culoare și necesită cel puțin 30 de minute de colectare a datelor într-un mediu perfect controlat. Dar acest „caz extrem” dovedește că, într-o zi, ar putea deveni posibil din punct de vedere tehnic să se sondeze regiunile profunde ale creierului cu dispozitive optice simple și accesibile – chiar și în afara spitalelor. Ne putem imagina, într-un viitor nu atât de îndepărtat, căști de neuroimagistică purtabile, accesibile tuturor, capabile de detectarea timpurie a unor boli precum accidentele vasculare cerebrale, leziunile cerebrale sau tumorile.
Această descoperire, publicată în revista Neurophotonics, ar putea marca un punct de cotitură în istoria neuroimagisticii. Dovedind că lumina poate pătrunde într-un întreg creier uman, aceasta invită comunitatea științifică să regândească limitele a ceea ce este posibil. Ce-ar fi dacă mâine, citirea gândurilor nu ar mai fi doar science fiction, ci ar deveni un instrument medical de rutină?
Poll: Ce aplicații credeți că ar putea avea descoperirea cercetătorilor de la Universitatea din Glasgow în viitor?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply