كان يُعتقد أنه مستحيل.. مرور الضوء عبر رأس الإنسان بالكامل يفتح آفاقًا جديدة لتصوير الدماغ

أكتشف باحثون في جامعة غلاسكو الاسكتلندية شيئًا كان يُعتقد سابقًا أنه مستحيل، حين شاهدوا مرور الضوء عبر رأس الإنسان بالكامل، مما يفتح آفاقًا جديدة لتصوير الدماغ، وتشخيص حالات مثل السكتات الدماغية وإصابات الدماغ والأورام.تصوير الدماغ بالتحليل الطيفي الوظيفي للأشعة 'fNIRS'

ووفقاً لتقرير على موقع 'ميديكال إكسبريس'، لمدة عقود من الزمن، استخدم العلماء ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة لدراسة الدماغ بطريقة غير جراحية، وهي الطريقة التقليدية المعروفة باسم ' fNIRS ' أو 'التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة'، والتي تعتمد على امتصاص الدم للضوء في الدماغ، من أجل تصوير الدماغ واستنتاج النشاط.

ورغم أن استخدام 'fNIRS' سهل التنفيذ ومنخفض التكلفته، إلا أن له عيبًا رئيسيًا: فهو لا يستطيع الرؤية والتصوير بعمق داخل الدماغ، حيث يصل الضوء فقط إلى الطبقات الخارجية من الدماغ، بعمق حوالي ٤ سنتيمترات، وهو ما يكفي فقط لدراسة سطح الدماغ، دون أن يصل إلى المناطق العميقة المسؤولة عن وظائف حيوية مثل الذاكرة والعاطفة والحركة.

وهذا العيب حرم الأطباء من القدرة على دراسة مناطق الدماغ العميقة، إلا بمعدات باهظة الثمن وضخمة مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.'انتقال الفوتونات عبر رأس إنسان بالغ بالكامل'

وفيما كان يُعتقد سابقًا أنه مستحيل، جاء حل هذه المشكلة في دراسة بعنوان 'انتقال الفوتونات عبر رأس إنسان بالغ بالكامل'، والمنشورة في مجلة 'Neurophotonics'، حيث تمكن باحثون في جامعة غلاسكو من قياس الفوتونات الضوئية ورصد الضوء الذي يمر عبر رأس إنسان بالغ، من جانب إلى آخر من الرأس، حتى عبر أوسع نقطة فيه، وذلك باستخدام الإعداد المناسب للتجربة.

والفوتونات هي جسيمات الضوء، تتشكل في حزم صغيرة من الطاقة التي تحمل الضوء وأشكالًا أخرى من الإشعاع الكهرومغناطيسي، مثل موجات الراديو أو الأشعة السينية، والفوتونات بلا كتلة وتتحرك بسرعة فائقة تساوي 300 ألف كيلومتر في الثانية (سرعة الضوء).التجربة تمت تحت التحكم الكامل

ولتحقيق ذلك، وفي تجربة تمت تحت التحكم الكامل، استخدم فريق الباحثين أشعة ليزر قوية وكواشف عالية الحساسية، وجّهوا شعاع ليزر نابضًا إلى أحد جانبي رأس متطوع، ووضعوا كاشفًا على الجانب الآخر، وصُممت التجربة لحجب جميع أنواع الضوء الأخرى، وزيادة فرص رصد الفوتونات الضوئية القليلة التي قطعت الرحلة الكاملة عبر الجمجمة والدماغ.

كما أجرى الباحثون عمليات محاكاة حاسوبية مُفصلة للتنبؤ بكيفية انتقال الضوء عبر الطبقات المُعقدة للرأس. تطابقت هذه المحاكاة بشكل وثيق مع النتائج التجريبية، مؤكدةً أن الفوتونات المكتشفة قد عبرت بالفعل الرأس بأكمله.نتائج مثيرة للدهشة

ومن المثير للدهشة والاهتمام، أن المحاكاة كشفت أن الضوء يميل إلى اتباع مسارات محددة، مسترشدًا بمناطق الدماغ ذات التشتت المنخفض، مثل السائل النخاعي.

ويشير هذا الإنجاز إلى إمكانية تصميم أجهزة بصرية جديدة يمكنها الوصول إلى مناطق دماغية أعمق مما تسمح به التقنيات الحالية.

ورغم أن الطريقة الحالية ليست عملية للاستخدام اليومي بعد، فهي تتطلب 30 دقيقة من جمع البيانات، وقد نجحت فقط على شخص ذي بشرة فاتحة وبدون شعر، ومع ذلك فإن هذه التجربة المثيرة واكتشاف مرور الضوء بشكل قطري عبر الرأس قد تُلهم الباحثين لإعادة التفكير فيما هو ممكن للجيل القادم من أنظمة تصوير الدماغ بالتحليل الطيفي الوظيفي للأشعة 'fNIRS'.تشخيص ومراقبة السكتات الدماغية

ومع المزيد من التطوير، قد تساعد هذه التقنية في إدخال تصوير الدماغ العميق إلى العيادات والمستشفيات بشكل أكبر، خاصة مع انخفاض التكلفة وسهولة تنفيذها، وقد يؤدي هذا في النهاية إلى أدوات أفضل لتشخيص ومراقبة حالات مثل السكتات الدماغية وإصابات الدماغ والأورام، خاصة في البيئات التي يكون فيها الوصول إلى فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي المحوسب محدودًا.