通过完整的人脑实现光信号的科学家:深层成像设备的研发取得突破

快科技 6 月 17 据媒体报道，英国格拉斯哥大学的研究团队取得了重大进展:第一次成功检测到通过成人完整颅骨的光信号。这项发表在《神经光子学》杂志上的最新研究突破了目前光学大脑成像技术的深度限制，有望催生一种能够检测更深层次大脑的新型设备。

近红外线光谱技术（fNIRS）作为一种微创脑功能检测方法，已经使用了几十年。其原理是通过分析脑血流对特定波长近红外光的吸收变化，间接反映神经活动。

尽管具有便携性、低成本等优点，传统 fNIRS 有明显的局限性：光源只能通过大脑表面 4 深度厘米，难以触及与记忆、情绪调节、运动功能等密切相关的深度大脑区域。这导致了不依赖昂贵而沉重的磁共振成像。（MRI）在产品方面，深度大脑研究面临技术瓶颈。

为了克服这个问题，研究小组制定了一个突破性的实验方案:选择大功率脉冲光作为灯源，配合极高灵敏度的单光子探测器，在严格屏蔽光线的情况下进行测量。最后，他们成功地记录了从头部一侧进入、穿过整个头骨和从另一侧穿过的微弱光信号。

为了保证结果的稳定性，团队不仅通过测试精确的身体颅骨，还利用计算机模拟技术在颅脑多层结构(如头皮、头骨、脑脊液、大脑)中完全重建光源的传播路径。模拟结果与测试数据高度一致，揭示了一个重要现象:光子在穿越复杂的颅脑组织时，会优先沿着脑脊液等散射系数较低的结构传播。

尽管目前的技术仍然有局限性-一次测试过程耗时约为 30 分钟，受试者需要是浅肤色，没有毛发区域——但是这个原理的验证研究是为了开发下一代。 fNIRS 该系统提供了全新的设计理念和物理基础。

研究团队展望，随着灯源、探测器和相关算法的不断迭代和优化，这种穿透式光学检测方法有望发展成为一种便携、经济的深层脑成像方案。未来，该技术可以应用于中风、脑挫伤、脑肿瘤等疾病的床前或现场快速诊断，尤其是不能使用大型 MRI 在设备特殊场景(如野战医疗、资源匮乏地区)中发挥独特优势。

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