科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

英國(guó)格拉斯哥大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次成功探測(cè)到穿越成年人完整頭骨的光信號(hào)。這項(xiàng)發(fā)表于最新一期《神經(jīng)光子學(xué)》雜志的研究成果，突破了現(xiàn)有技術(shù)探測(cè)深度的限制，或?qū)⒋呱芴綔y(cè)更深層腦組織的新型光學(xué)設(shè)備。

近紅外光譜技術(shù)（fNIRS）作為無(wú)創(chuàng)腦檢測(cè)手段已應(yīng)用數(shù)十年。該技術(shù)通過(guò)分析大腦血液對(duì)光線的吸收特征，間接反映腦部活動(dòng)情況。雖然具有便攜、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)fNIRS存在明顯局限：光線僅能抵達(dá)大腦表層約4厘米深度，難以觸及與記憶、情緒調(diào)控、運(yùn)動(dòng)功能相關(guān)的深部腦區(qū)。這使得在不依賴昂貴笨重的磁共振成像設(shè)備時(shí)，深部腦組織研究始終面臨技術(shù)瓶頸。

在此次實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)采用高功率脈沖激光與超高靈敏度探測(cè)器組合，在嚴(yán)格屏蔽環(huán)境光的條件下，首次記錄到從頭部一側(cè)入射穿透至另一側(cè)的光信號(hào)。

為驗(yàn)證這一現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)不僅進(jìn)行了精密的人體實(shí)驗(yàn)，還通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬完整重建了光線在顱腦多層結(jié)構(gòu)中的傳播路徑。結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬預(yù)測(cè)高度吻合，且光子會(huì)優(yōu)先沿著腦脊液等散射系數(shù)較低的組織傳播。

盡管當(dāng)前技術(shù)尚存局限：?jiǎn)未螜z測(cè)需耗時(shí)30分鐘，且僅適用于淺膚色無(wú)毛發(fā)受試者。但是，這項(xiàng)原理驗(yàn)證性研究為下一代fNIRS系統(tǒng)提供了全新設(shè)計(jì)思路。

研究團(tuán)隊(duì)表示，隨著技術(shù)迭代，這種穿透式光學(xué)檢測(cè)有望發(fā)展成便攜、經(jīng)濟(jì)的深部腦成像方案，未來(lái)或可應(yīng)用于腦卒中、腦外傷、腦腫瘤等疾病的臨床診斷，特別是在無(wú)法使用大型影像設(shè)備的特殊場(chǎng)景下可發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。