Wissenschaftler haben ein Gehirn - Scan-Technologie , die verfolgt , was das Gehirn tut , die von blendend Dutzende von kleinen LED-Leuchten auf dem Kopf vorgeschoben. Diese neue Generation von Neuroimaging vergleicht positiv auf andere Ansätze vermeidet aber die Strahlenbelastung und sperrige Magneten die anderen erfordern , entsprechend der neuen Forschung an der Washington University School of Medicine in St. Louis.
Das neue optische Konzept für Gehirn Scannen ist ideal für Kinder und für Patienten mit elektronischen Implantaten wie Herzschrittmacher , Cochlea-Implantate und Gehirnstimulatoren geeignet ( zur Behandlung der Parkinson -Krankheit zu behandeln ) . Die Magnetfelder in der Magnetresonanztomographie ( MRI ) Stören oft entweder die Funktion oder die Sicherheit von implantierten elektrischen Geräten , während es keine Interferenz mit der optischen Technik .
Die neue Technologie wird als diffuse optische Tomographie (DOT) . Obwohl die Forschung schon seit mehr als 10 Jahren entwickelt , hatte das Verfahren auf kleine Bereiche des Gehirns beschränkt. Die neue DOT Instrument deckt zwei Drittel des Kopfes und zum ersten Mal vorstellen kann Gehirn ablaufenden Prozesse in mehreren Regionen und Gehirnnetzwerken , wie sie bei der Sprachverarbeitung und Selbstreflexion ( Tagträumen ) beteiligt.
Die Ergebnisse sind nun online in Nature Photonics .
" Wenn die neuronale Aktivität einer Region im Gehirn erhöht , fließt sehr sauerstoffreiches Blut in den Teilen des Gehirns mehr Arbeit , und wir können erkennen , dass ", sagte der leitende Autor Joseph Culver , PhD, Associate Professor für Radiologie . " Es ist so ähnlich wie das Auffinden des Blutandrang , jemanden über die Wangen , als sie rot zu werden. "
Die Technik arbeitet durch Erfassen von Licht durch den Kopf übertragen wird , und der Erfassung der dynamischen Änderungen in den Farben des Hirngewebes .
Obwohl DOT Technologie nun in Forschungseinrichtungen verwendet wird, hat er das Potential nützlich in vielen medizinischen Szenarien als Surrogat für funktionelle MRI, die am häufigsten verwendeten Bildgebungsverfahren zum Abbilden Funktion des menschlichen Gehirns ist. Functional MRI verfolgt auch Aktivität im Gehirn über Veränderungen im Blutfluss . Neben den stark Zugabe zum Verständnis des menschlichen Gehirns ist fMRI zur Diagnose und Überwachung von Erkrankungen des Gehirns und Therapie.
Ein weiteres häufig verwendetes Verfahren zum Abbilden der Gehirnfunktion ist die Positronen -Emissions-Tomographie (PET ), die Strahlenbelastung beinhaltet . Weil DOT Technik verwendet keine Strahlung könnten mehrere Scans mit der Zeit verbraucht werden , um den Fortschritt des Patienten zu Verletzungen des Gehirns behandelt überwachen , Entwicklungsstörungen , Autismus, neurodegenerative Störungen, wie Parkinson und anderen Krankheiten.
Im Gegensatz fMRI und PET wird DOT Technologie entwickelt tragbar zu sein , so dass es zu einem Patienten oder neben dem Operationssaal verwendet werden könnten.
"Mit den neuen Verbesserungen der Bildqualität wird DOT bewegen deutlich näher an die Auflösung und Lagegenauigkeit der fMRI ", sagte erster Autor Adam T. Eggebrecht , PhD, wissenschaftlicher Mitarbeiter . "Das heißt, DOT als stärker Surrogat in Situationen, in denen fMRI nicht verwendet werden kann verwendet werden. "
Die Forscher haben viele Ideen für die Anwendung DOT , einschließlich das Lernen mehr über , wie die tiefe Hirnstimulation hilft Parkinson-Patienten , die Abbildung des Gehirns während der sozialen Interaktion und studieren , was passiert mit dem Gehirn während der Narkose und wenn das Herz vorübergehend während Herzoperationen gestoppt.
Für die aktuelle Studie , die Forscher überprüft die Leistung der DOT durch einen Vergleich der Ergebnisse zu fMRI -Scans. Die Daten wurden gesammelt, mit den gleichen Themen , und die DOT und fMRT -Bilder wurden ausgerichtet . Sie suchten nach Broca-Areal , einem Schlüsselbereich des Stirnlappens für Sprache und Sprachproduktion verwendet . Die Überlappung zwischen der Hirnregion als Broca-Areal von DOT Daten und durch fMRI Scans identifiziert betrug etwa 75 Prozent.
In einer zweiten Reihe von Tests verwendeten die Forscher DOT und fMRI , um Gehirnnetzwerken , die aktiv sind , wenn die Probanden ruhen oder Tagträumen zu erkennen. Forscherinteressenin diesen Netzwerken enorm im vergangenen Jahrzehnt als die Netze , um viele verschiedene Aspekte des Gehirns Gesundheit und Krankheit, wie gefesselt gewachsen Schizophrenie , Autismus und Alzheimer-Krankheit . In diesen Studien zeigte die Punktdaten auch bemerkenswerte Ähnlichkeit mit fMRI - Kommissionierung die gleiche Gruppe von drei Regionen in beiden Hemisphären .
"Mit der verbesserten Bildqualität der neuen DOT -System , bekommen wir viel näher an der Genauigkeit der fMRI ", sagte Culver . "Wir haben einen Detailgrad , dass in Zukunft erreicht wird, könnten optische Bildgebung viel nützlicher in Forschung und Klinik zu machen. "
Während DOT nicht lassen Wissenschaftler Peer sehr tief in das Gehirn können Forscher zuverlässige Daten bis zu einer Tiefe von etwa einem Zentimeter des Gewebes zu erhalten. Das Zentimeter enthält einige der wichtigsten und interessantesten Bereiche des Gehirns mit vielen höheren Hirnfunktionen wie Gedächtnis, Sprache und Selbstbewusstsein vertreten.
Während DOT -Scans, trägt das Thema eine Kappe von vielen Lichtquellen und Sensoren , Kabel verbunden sind. Der Full-Scale- DOT -Einheit nimmt eine Fläche etwas größer als eine altmodische Telefonzelle , aber Culver und seine Kollegen haben Versionen der auf zweirädrigen Karren montiert Scanner gebaut. Sie fahren fort, arbeiten die Technologie mehr tragbar zu machen.