科技日報記者 劉霞

英國格拉斯哥大學(xué)研究團隊首次成功探測到穿越成年人完整頭骨的光信號。這項發(fā)表于最新一期《神經(jīng)光子學(xué)》雜志的研究成果，突破了現(xiàn)有技術(shù)探測深度的限制，或?qū)⒋呱芴綔y更深層腦組織的新型光學(xué)設(shè)備。

近紅外光譜技術(shù)（fNIRS）作為無創(chuàng)腦檢測手段已應(yīng)用數(shù)十年。該技術(shù)通過分析大腦血液對光線的吸收特征，間接反映腦部活動情況。雖然具有便攜、經(jīng)濟等優(yōu)勢，但傳統(tǒng)fNIRS存在明顯局限：光線僅能抵達(dá)大腦表層約4厘米深度，難以觸及與記憶、情緒調(diào)控、運動功能相關(guān)的深部腦區(qū)。這使得在不依賴昂貴笨重的磁共振成像設(shè)備時，深部腦組織研究始終面臨技術(shù)瓶頸。

在此次實驗中，研究團隊采用高功率脈沖激光與超高靈敏度探測器組合，在嚴(yán)格屏蔽環(huán)境光的條件下，首次記錄到從頭部一側(cè)入射穿透至另一側(cè)的光信號。

為驗證這一現(xiàn)象，研究團隊不僅進(jìn)行了精密的人體實驗，還通過計算機模擬完整重建了光線在顱腦多層結(jié)構(gòu)中的傳播路徑。結(jié)果顯示，實驗數(shù)據(jù)與模擬預(yù)測高度吻合，且光子會優(yōu)先沿著腦脊液等散射系數(shù)較低的組織傳播。

盡管當(dāng)前技術(shù)尚存局限：單次檢測需耗時30分鐘，且僅適用于淺膚色無毛發(fā)受試者。但是，這項原理驗證性研究為下一代fNIRS系統(tǒng)提供了全新設(shè)計思路。

研究團隊表示，隨著技術(shù)迭代，這種穿透式光學(xué)檢測有望發(fā)展成便攜、經(jīng)濟的深部腦成像方案，未來或可應(yīng)用于腦卒中、腦外傷、腦腫瘤等疾病的臨床診斷，特別是在無法使用大型影像設(shè)備的特殊場景下可發(fā)揮獨特優(yōu)勢。