Впервые ученые использовали ультразвуковые волны, чтобы заглянуть внутрь человека. мозг. Мозговая активность мужчины была записана, когда он выполнял задания вне медицинского учреждения, в том числе играл в видеоигру.
Чтобы добиться этого, исследователи имплантировали в череп мужчины материал, который позволял ультразвуковым волнам проходить в его мозг.
Пройдя через это «акустически прозрачное» окно, эти волны отражались от границ между тканями. Некоторые из отражающихся волн затем вернулись к ультразвуковому датчику, который был подключен к сканеру. Эти данные позволили ученым построить картину того, что происходит в мозгу мужчины, подобно тому, как ультразвуковое сканирование может визуализировать плод в утробе матери.
Команда следила за изменениями объема крови в мозге с течением времени, уделяя особое внимание областям мозга, называемым задней теменной корой и моторной корой. Обе эти области помогают координировать движение.
Связанный: Сверхдетальная карта клеток мозга, которые не дают нам уснуть, может улучшить наше понимание сознания
Оценка изменений объема крови — один из способов косвенного отслеживания активности клеток головного мозга. Это потому, что когда нейроны более активны, им требуется больше кислорода и питательных веществ, которые доставляются кровеносными сосудами.
Новое исследование основано на предыдущих исследованиях на приматах. Теперь, работая с человеком, ученые смогли использовать ультразвуковую визуализацию для мониторинга точной нейронной активности, происходящей в мозгу человека, когда он выполнял различные задачи, такие как игра в простую видеоигру «Соедини точки» и игра на гитаре. Команда описала свои выводы в статье, опубликованной 29 мая в журнале Science Translational Medicine.
«Как и в случае с нечеловекообразными приматами, данные ультразвукового исследования пациента указывали на намерения — пошевелить этим джойстиком, поиграть на этой гитаре — в то время как сами действия были предприняты», — сказал доктор Чарльз Лю, со-старший автор исследования и нейрохирург в Университете. Южной Калифорнии, говорится в заявлении.
Связанный: Новое ультразвуковое устройство помогает мощной химиотерапии достигать смертельного рака мозга, показывают испытания на людях
Функциональная ультразвуковая визуализация — то есть ультразвук, который отслеживает изменения объема крови в мозгу, — считается многообещающая альтернатива к традиционным методам визуализации мозга, таким как функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ). Это потому, что считается, что более чувствительный к изменениям мозговой деятельности. Кроме того, полученные изображения имеют более высокое разрешение, и этот метод не требует, чтобы пациенты лежали неподвижно в аппарате в течение длительного периода времени в больнице.
Таким образом, теоретически можно отслеживать активность мозга пациентов в реальных условиях. В настоящее время это возможно с амбулаторная ЭЭГно ЭЭГ отслеживает электрическую активность, а не кровоток, и делает это через кожу головы и черепа, поэтому она не очень точна.
Точно так же человеческий череп исторически был барьер для ультразвуковых волн, предотвращая их попадание в мозг. Вот почему в новом исследовании Лю и его коллеги преодолели это препятствие, протестировав свой подход на пациенте, которому удалили часть черепа. Это было сделано, чтобы снизить давление в его мозгу после тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ).
Обычно пациентам с ЧМТ, проходящим эту процедуру, вставляют титановую сетку или имплантат, изготовленный по индивидуальному заказу. заменить недостающую часть черепа. В этом случае команда создала акустически прозрачный имплантат. По словам авторов исследования, в будущем новая методика может не ограничиваться пациентами с ЧМТ.
«Есть ряд вмешательств, требующих удаления части черепа», Михаил Шапиро, со-старший автор исследования и профессор химической и медицинской инженерии в Калифорнийском технологическом институте, говорится в заявлении. «Итак, есть много пациентов, которым потенциально может быть полезен черепной имплантат, прозрачный для акустических сигналов, которые использует ультразвук».
Вы когда-нибудь задумывались, почему некоторые люди наращивают мышцы легче, чем другие или почему веснушки вылезают на солнце? Присылайте нам свои вопросы о том, как работает человеческое тело, чтобы сообщество@livescience.com с темой «Health Desk Q», и вы сможете увидеть ответ на свой вопрос на веб-сайте!
