據(jù)5月29日最新一期《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》報(bào)道,美國加州理工學(xué)院研究人員在人類頭骨上設(shè)計(jì)了一種“定制窗口”,可用于將大腦活動數(shù)據(jù)可視化。這種顱窗使研究人員能在非手術(shù)室環(huán)境通過超聲成像觀察人類的大腦活動。該技術(shù)為臨床醫(yī)生和神經(jīng)科學(xué)家提供一種侵入性較小方法,以高分辨率研究大腦。
為了研究、診斷和治療腦部疾病,科學(xué)家首先要能夠測量大腦功能。然而,許多記錄大腦活動的現(xiàn)有技術(shù)是高度侵入性的,或者不能在手術(shù)室外進(jìn)行。其他侵入性較小的方法(如MRI)不夠靈敏,也會限制參與者的運(yùn)動。目前一種很有前途的方法是功能性超聲成像,這種技術(shù)非常靈敏,可以大規(guī)模捕獲高分辨率圖像,但卻無法透過成年人厚厚的頭骨進(jìn)行。
研究團(tuán)隊(duì)此次創(chuàng)造性地克服了這一障礙,用聚合物頭骨替代材料構(gòu)建了一個聲學(xué)“窗口”,借此能夠透過人類頭骨進(jìn)行功能超聲成像。在對大鼠進(jìn)行一些初步測試后,研究團(tuán)隊(duì)在一名成年志愿者身上安裝了一個由聚甲基丙烯酸甲酯制成的聲學(xué)“窗口”。該志愿者曾在創(chuàng)傷性腦損傷后接受了顱骨重建手術(shù)。
利用超聲波透過“窗口”成像,研究團(tuán)隊(duì)成功記錄了志愿者在手術(shù)室外的大腦活動。當(dāng)志愿者玩“連接點(diǎn)”視頻游戲時,他們解碼了皮層的活動;在志愿者彈奏吉他時,也能繪制出皮層反應(yīng)。
研究人員表示,這種“訪問”大腦的方式將使廣大腦損傷患者直接獲益,并為神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、治療方法改進(jìn)以及腦機(jī)接口發(fā)展打開一扇新的窗口。