Najnowsze badania pokazują, że możliwe jest monitorowanie aktywności w ludzkim mózgu za pomocą fal ultradźwiękowych. W przełomowym osiągnięciu naukowcy użyli ultradźwięków, aby zajrzeć do wnętrza mózgu człowieka. Aktywność mózgu mężczyzny była rejestrowana, gdy wykonywał różne zadania poza placówką medyczną, w tym granie w gry wideo.

Aby to osiągnąć, badacze wszczepili materiał do czaszki mężczyzny, który pozwalał falom ultradźwiękowym przenikać do jego mózgu. Po przejściu przez ten „akustycznie przezroczysty” implant, fale te odbijały się od granic między tkankami. Niektóre z odbitych fal wracały do sondy ultradźwiękowej podłączonej do skanera. Dane te pozwoliły naukowcom zbudować obraz tego, co działo się w mózgu mężczyzny, podobnie jak ultradźwięki mogą wizualizować płód w łonie matki.

Zespół monitorował zmiany objętości krwi w mózgu w czasie, skupiając się na regionach mózgu zwanych korą ciemieniową tylną i korą ruchową. Oba te obszary pomagają w koordynacji ruchów.

Śledzenie zmian objętości krwi jest jednym ze sposobów na pośrednie monitorowanie aktywności komórek mózgowych. Kiedy neurony są bardziej aktywne, wymagają więcej tlenu i składników odżywczych, które są dostarczane przez naczynia krwionośne.

Nowe badanie oparte jest na wcześniejszych badaniach przeprowadzonych na naczelnych. Teraz, pracując z człowiekiem, naukowcy mogli użyć obrazowania ultradźwiękowego do monitorowania precyzyjnej aktywności neuronowej w mózgu mężczyzny, gdy wykonywał różne zadania, takie jak gra w prostą grę wideo czy gra na gitarze.

W badaniu opisanym w artykule opublikowanym 29 maja w czasopiśmie Science Translational Medicine, zespół opisał swoje odkrycia. Dane z ultradźwięków pacjenta wskazywały na intencje – poruszanie joystickiem, granie na gitarze – podczas wykonywania tych czynności.

Funkcjonalne obrazowanie ultradźwiękowe, czyli ultradźwięki śledzące zmiany objętości krwi w mózgu, uważane jest za obiecującą alternatywę dla konwencjonalnych technik obrazowania mózgu, takich jak funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI). Wynika to z faktu, że jest bardziej czułe na zmiany aktywności mózgu. Ponadto, uzyskane obrazy mają wyższą rozdzielczość, a metoda nie wymaga od pacjentów leżenia nieruchomo w maszynie przez dłuższy czas w szpitalu.

Podobnie jak EEG, ultradźwięki mogą teoretycznie śledzić aktywność mózgu pacjentów w rzeczywistych warunkach. Jednak EEG śledzi aktywność elektryczną przez skórę głowy i czaszkę, co nie jest super precyzyjne.

Ludzka czaszka była historycznie barierą dla fal ultradźwiękowych, uniemożliwiając im wejście do mózgu. W nowym badaniu, aby pokonać tę przeszkodę, Liu i jego współpracownicy przetestowali swoje podejście na pacjencie, któremu usunięto część czaszki w celu zmniejszenia ciśnienia w mózgu po ciężkim urazie.

Zazwyczaj pacjenci po takim zabiegu otrzymują siatkę tytanową lub specjalnie zaprojektowany implant zastępujący brakującą część czaszki. W tym przypadku zespół stworzył implant akustycznie przezroczysty. W przyszłości nowa technika może nie być ograniczona tylko do pacjentów z urazami mózgu.

Mikhail Shapiro, współautor badania, wyjaśnił, że wiele interwencji wymaga usunięcia części czaszki, co oznacza, że wielu pacjentów mogłoby potencjalnie skorzystać z implantu czaszkowego, który jest przezroczysty dla sygnałów akustycznych używanych przez ultradźwięki.

Źródło: Live Science