Віконце в черепі: вчені дослідили мозок людини ультразвуком під час відеогри

Вперше вчені використали ультразвукові хвилі, щоб зазирнути у мозок живої людини. Активність мозку чоловіка була записана, коли він виконував завдання за межами медичного закладу, зокрема грав у відеогру.

Щоб досягти цього, дослідники імплантували в череп чоловіка матеріал, який дозволяє ультразвуковим хвилям проходити у мозок. Після проходу через це «акустично прозоре» вікно хвилі відбивалися від кордонів між тканинами та повертаються до ультразвукового датчика, під’єднаного до сканера. Отримані дані дозволили вченим створити картину того, що відбувається в мозку — подібно до того, як ультразвукове сканування візуалізує плід в утробі матері.

Команда з Каліфорнійського технічного університету та Університет Південної Каліфорнії спостерігала за змінами об’єму крові в мозку з часом, збільшуючи масштаб в області задньої тім’яної кори та моторної кори, які мають відношення до координації рухів. Оцінка змін об’єму крові є одним зі способів непрямого відстеження активності клітин мозку. Коли нейрони активні, їм потрібно більше кисню та поживних речовин, які доставляються кровоносними судинами.

Нове дослідження базується на попередньому вивченні приматів. Працюючи з людиною, вчені змогли використовувати ультразвукове зображення, щоб точно фіксувати нейронну активність під час відеогри та гри на гітарі. Команда опублікувала дослідження у журналі Science Translational Medicine.

Функціональна ультразвукова візуалізація (ультразвук, який відстежує зміни об’єму крові в мозку) вважається перспективною альтернативою звичайним методам візуалізації мозку, таким як МРТ. Цей метод більш чутливий до змін діяльності мозку, а отримані зображення мають вищу роздільну здатність. Також метод не вимагає від пацієнтів лежати нерухомо протягом тривалого часу.

Таким чином, можливо відстежувати активність мозку пацієнтів у реальних умовах. Наразі це також можливо за допомогою електроенцефалографії, але ЕЕГ відстежує електричну активність через шкіру голови та череп, тому вона не надто точна.

Людський череп також завжди був бар’єром для ультразвукових хвиль. У дослідженні вчені подолали цю перешкоду видаленням частини черепа. Це було зроблено з лікувальною метою, щоб зменшити тиск у мозку пацієнта після важкої черепно-мозкової травми. Зазвичай пацієнтам у подібних випадках встановлюють титанову сітку або виготовлений на замовлення імплант. У цьому випадку команда створила акустично прозорий імплант. У майбутньому нова методика може не обмежуватися пацієнтами з ЧМТ, кажуть автори дослідження.

Джерело: LiveScience