تحقیقات اخیر امکان استفاده از امواج فراصوت (سونوگرافی) را برای پایش فعالیت مغز انسان تایید نموده است. برای اولین بار، دانشمندان با موفقیت از امواج فراصوت برای تصویربرداری درون سر یک فرد در حال انجام فعالیت در محیط خارج از بیمارستان استفاده کرده اند. فعالیت مغزی این فرد در حین انجام وظایفی مانند انجام بازی ویدیویی ثبت شده است.
به گزارش سرویس علمی رسانه اخبار فناوری تک فاکس، به منظور دستیابی به این امر، محققین ماده ای را در ناحیه جمجمه بیمار کاشتند که امکان نفوذ امواج فراصوت به مغز را فراهم می سازد. این امواج پس از عبور از این “پنجره آکوستیکی شفاف”، از میان مرز بافت های مغزی عبور کرده و برخی از آنها به پروب سونوگرافی متصل به اسکنر بازگردانده می شوند. داده های دریافتی مشابه سونوگرافی های دوران بارداری، تصویری از فعالیت های درون مغز بیمار را برای دانشمندان ترسیم می کند.
این تیم تحقیقاتی تغییرات حجم خون در مغز را در طول زمان مورد بررسی قرار دادند، به ویژه بر نواحی قشر پاریتال خلفی و قشر حرکتی مغز که در هماهنگی حرکت نقش دارند، تمرکز نمودند. ارزیابی تغییرات حجم خون، روشی غیرمستقیم برای ردیابی فعالیت سلول های مغزی است. زیرا نورون های فعال تر برای تامین اکسیژن و مواد مغذی مورد نیاز خود به جریان خون بیشتری نیازمند هستند.
مطالعه حاضر بر پایه تحقیقات پیشین بر روی پریمات های غیر انسان بنا شده است. در این پژوهش جدید، دانشمندان با همکاری یک بیمار که تحت عمل جراحی برداشت بخشی از جمجمه به دلیل آسیب مغزی شدید (TBI) قرار گرفته بود، موفق به استفاده از تصویربرداری فراصوت برای پایش فعالیت عصبی دقیق مغز در حین انجام فعالیت های مختلف از جمله بازی ویدیویی ساده و نواختن گیتار شدند. یافته های این تیم تحقیقاتی در مقاله ای که در 29 ماه می در مجله Science Translational Medicine منتشر گردید، شرح داده شده است.
دکتر چارلز لیو، جراح مغز و اعصاب و نویسنده همکار ارشد این مطالعه، در بیانیه ای اعلام کرد: “داده های سونوگرافی بیمار، مشابه نتایج به دست آمده از پریمات های غیر انسان، نشان دهنده قصد بیمار یعنی حرکت دادن جوی استیک یا نواختن گیتار بوده است، در حالی که اعمال مذکور در حال انجام بودند.”
تصویربرداری فراصوت عملکردی، روشی که تغییرات حجم خون در مغز را ردیابی می کند، جایگزین امیدوارکننده ای برای تکنیک های سنتی تصویربرداری مغز نظیر تصویربرداری رزونانس مغناطیسی funktionell (fMRI) به شمار می رود. این روش به دلیل حساسیت بالاتر نسبت به تغییرات فعالیت مغزی و همچنین ارائه تصاویری با رزولوشن بالاتر، از مزیت برخوردار است. علاوه بر این، برخلاف fMRI، این روش نیازی به بستری طولانی مدت بیمار در دستگاه های تصویربرداری ندارد.
بنابراین، به صورت تئوری امکان ردیابی فعالیت مغز بیماران در محیط های واقعی وجود دارد. در حال حاضر، نوار مغزی سرپایی (EEG) این امکان را فراهم می آورد، اما EEG به جای جریان خون، فعالیت الکتریکی را از طریق پوست سر و جمجمه اندازه گیری می کند که از دقت پایین تری برخوردار است.
مشابه آنچه گفته شد، جمجمه انسان به طور سنتی مانعی در برابر امواج فراصوت بوده و از ورود آنها به مغز جلوگیری می کرده است. به همین دلیل، در مطالعه جدید، لیو و همکارانش با آزمایش رویکرد خود بر روی بیمار تحت جراحی برداشت بخشی از جمجمه (به دلیل TBI)، بر این مانع غلبه کردند.
نویسندگان این مطالعه اشاره نمودند که به طور معمول، بیماران TBI تحت جراحی برداشت جمجمه، با دریافت توری تیتانیومی یا ایمپلنت سفارشی، جایگزینی برای قسمت برداشته شده جمجمه دریافت می کنند. در این مورد خاص، تیم تحقیقاتی اقدام به ساخت ایمپلنت شفاف آکوستیکی نمودند. با این حال، به گفته نویسندگان این مطالعه، این روش جدید در آینده محدود به بیماران TBI نخواهد بود.
میخائیل شاپيرو، نویسنده همکار ارشد این مطالعه و استاد مهندسی شیمی و مهندسی پزشکی در Caltech، در این بیانیه گفت: “چندین مداخله جراحی وجود دارند که مستلزم برداشتن بخشی از جمجمه می باشند.”
