В течение многих лет ученые использовали функциональную спектроскопию ближнего инфракрасного диапазона (fNIRS) для неинвазивного изучения мозговой активности. Этот метод является портативным и доступным. Однако у fNIRS есть существенное ограничение: он может проникать только во внешние слои мозга, достигая глубины около 4 сантиметров. Это ограничивает его способность наблюдать за более глубокими структурами мозга, что необходимо для контроля и диагностики таких функций, как память, эмоции и двигательные функции.
В исследовании, опубликованном в журнале "Нейрофотоника", исследователи из Университета Глазго (Великобритания) обнаружили, что возможно существует свет, который полностью проходит через голову взрослого человека. Ранее считалось, что это невозможно из-за толщины и сложности строения человеческого черепа и головного мозга.
Команда использовала мощный импульсный лазер, направленный на одну сторону головы добровольца, и установила чувствительный детектор на противоположной стороне. Эксперимент проводился в строго контролируемых условиях, чтобы блокировать весь внешний свет и повысить шансы обнаружения тех фотонов, которые смогли пройти полный путь.
Чтобы подтвердить свои выводы, ученые провели детальное компьютерное моделирование, которое показало, как свет проходит через слои человеческой головы. Это моделирование подтвердило экспериментальные данные и показало, что свет с большей вероятностью проходит через области с меньшим рассеянием, такие как спинномозговая жидкость. Это понимание открывает возможности для разработки будущих устройств, которые смогут более эффективно воздействовать на более глубокие области мозга.
Хотя нынешний метод пока не подходит для рутинного использования — он отнимает много времени и работает только в определенных условиях, - он бросает вызов давним предположениям о пределах возможностей оптической визуализации мозга. В будущем этот подход может привести к разработке доступных портативных инструментов для визуализации более глубоких отделов мозга, что было бы особенно ценно в клинических условиях, где традиционные технологии визуализации недоступны.