علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Scientists Beamed Light Right Through a Man’s Head For The First Time
(David Nield – بقلم: ديفيد نيلد)
طوّر علماء تقنية جديدة لتصوير غير تداخلي للدماغ، تتضمن تسليط الضوء على كامل الرأس، من جانب إلى آخر.
ويُعد التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (fNIRS) حاليًا أفضل طريقة محمولة ومنخفضة التكلفة لمراقبة الدماغ. ولكن للأسف، لا يخترق هذا التحليل سوى بضعة سنتيمترات، مما يعني الحاجة إلى أجهزة تصوير بالرنين المغناطيسي أكبر حجمًا وأضخم حجمًا لفحص الطبقات العميقة من الدماغ.
وقد طوّر فريق من جامعة غلاسكو في اسكتلندا طريقة جديدة تُوسّع حساسية التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة لتسليط الضوء على كامل التركيبات المعقدة من العظام والخلايا العصبية والأنسجة التي تُكوّن رؤوسنا.
وتطلّب القيام بذلك بعض التعديلات: فقد زاد الباحثون من قوة ليزر الأشعة تحت الحمراء القريبة (ضمن حدود آمنة بالطبع)، مع وضع نظام جمع بيانات أكثر شمولًا.
وحتى مع هذه التعديلات، لم ينجح سوى سيل ضئيل من الفوتونات في الانتقال من جانب إلى آخر من الرأس خلال التجارب. ومع ذلك، تُعدّ هذه بداية واعدة لأساليب التصوير المحمولة التي تتعمق أكثر، مما يمنحنا فهمًا عميقًا لما يحدث داخل جماجمنا دون الحاجة إلى فتحها.
ويكتب الباحثون في ورقتهم البحثية المنشورة: “تكشف هذه النتائج عن إمكانية توسيع نطاق الضوء غير الجراحي، القائم على تقنيات تصوير الدماغ، ليشمل التصوير المقطعي للمؤشرات الحيوية المهمة في أعماق رأس الإنسان البالغ”.
وأقر الباحثون بجميع هذه القيود، لكنهم ضحوا ببعض المتغيرات (مثل السرعة) لإثبات إمكانية تمرير الضوء عبر رأس الإنسان عبر الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية – وقد نجحوا.
واستُخدمت نماذج حاسوبية مبنية على مسوحات ثلاثية الأبعاد مُفصلة للرأس للتنبؤ بحركة الفوتونات عبر الجمجمة. وتطابقت هذه النماذج بشكل وثيق مع الضوء الفعلي المُجمع، مما زاد من مصداقية النتائج.
وعلاوة على ذلك، وجد البحث أيضًا أن الضوء لم ينتشر عشوائيًا عبر الرأس، بل اتبع مسارات مُفضلة – بما في ذلك عبر أجزاء أكثر شفافية، مثل تلك المملوءة بالسائل النخاعي. ويمكن أن تُسهم هذه المعرفة في تحسين استهداف مسوحات الدماغ في المستقبل.
ويكتب الباحثون: “يمكن لمواقع مصادر مختلفة على الرأس عزل مناطق عميقة من الدماغ وفحصها بشكل انتقائي”.
وتكمن مزايا تقنية التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة في أنها تقنية غير مكلفة نسبيًا وصغيرة الحجم. وتخيلوا مسوحات للسكتات الدماغية وإصابات الدماغ والأورام تكون في متناول شريحة أوسع من الناس.
ومع تطوير أجهزة التصوير المستقبلية، من المتوقع أن يكون هذا البحث مفيدًا للتقنيات التي تتعمق في الدماغ – حتى لو استغرق الأمر بعض الوقت قبل أن نتمكن من تمرير الضوء عبر الرأس بالكامل في إطار زمني مفيد عمليًا.
ونحن نعلم أن مسوحات الدماغ ذات قيمة هائلة في كل شيء، من فهم مرحلة المراهقة لدى الشباب إلى علاج الأمراض في المراحل الأخيرة من حياتنا، لذا فهناك إمكانات هائلة هنا.
ويكتب الباحثون: “تُبشر الوسائل البصرية للتصوير غير التداخلي للدماغ البشري بسد الفجوة التقنية بين الأجهزة الرخيصة والمحمولة مثل تخطيط كهربية الدماغ (EEG) والأجهزة عالية الدقة باهظة الثمن مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)”. وجدير بالذكر أن البحث نُشر في مجلة “الفوتونيات العصبية” (Neurophotonics).
*تمت الترجمة بتصرف
المصدر:
https://www.sciencealert.com/scientists-beamed-light-right-through-a-mans-head-for-the-first-time
