21:10 2022-01-18
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Kernel Flow: Un dispozitiv purtabil pentru imagistica optică neinvazivă a creierului
_ Kernel Flow: A dispozitiv purtabil pentru imagistica optică neinvazivă a creierului
Progresele recente în tehnicile de imagistică a creierului facilitează observații precise, de înaltă rezoluție, ale creierului și ale funcțiilor acestuia. De exemplu, spectroscopia funcțională în infraroșu apropiat (fNIRS) este o tehnică de imagistică neinvazivă utilizată pe scară largă care utilizează lumină în infraroșu apropiat (lungime de undă > 700 nm) pentru a determina concentrația relativă a hemoglobinei în creier, prin diferențe în modelele de absorbție a luminii ale hemoglobinei. .
Majoritatea sistemelor neinvazive de scanare a creierului utilizează fNIRS cu undă continuă, unde țesutul este iradiat de un flux constant de fotoni. Cu toate acestea, aceste sisteme nu pot face diferența între fotonii împrăștiați și absorbiți. Un progres recent al acestei tehnici este domeniul temporal (TD)-fNIRS, care utilizează impulsuri de picosecunde de lumină și detectoare rapide pentru a estima împrăștierea și absorbția fotonilor în țesuturi. Cu toate acestea, astfel de sisteme sunt costisitoare și complexe și au un factor de formă mare, limitând adoptarea lor pe scară largă.
Pentru a depăși aceste provocări, cercetătorii de la Kernel, o companie de neurotehnologie, au dezvoltat un set de căști portabil bazat pe TD-fNIRS. tehnologie. Acest dispozitiv, numit „Kernel Flow”, cântărește 2,05 kg și conține 52 de module dispuse în patru plăci care se potrivesc pe ambele părți ale capului. Specificațiile și performanța sistemului Kernel Flow sunt raportate în Journal of Biomedical Optics (JBO).
Modulele căștilor dispun de două surse laser care generează impulsuri laser cu o lățime mai mică de 150 de picosecunde. Fotonii sunt apoi reflectați de o prismă și combinați într-o conductă de lumină sursă care direcționează fasciculul către scalp. După trecerea prin scalp, impulsurile laser sunt captate de șase țevi de lumină ale detectoarelor cu arc care au un diametru de 2 mm și apoi transmise la șase detectoare dispuse hexagonal la 10 mm distanță de sursa laser. Detectoarele înregistrează timpii de sosire a fotonilor în histograme și sunt capabili să gestioneze rate mari de numărare a fotonilor (cele care depășesc 1 × 109 numărători pe secundă).
Pentru a-și demonstra performanța, cercetătorii au folosit sistemul Kernel Flow pentru a înregistra semnalele creierului a doi participanți care au efectuat o sarcină de atingere cu degetul. În timpul sesiunii de testare, histogramele de pe peste 2.000 de canale au fost colectate din tot creierul pentru a măsura modificările concentrațiilor de oxihemoglobină și deoxihemoglobină.
S-a descoperit că sistemul se potrivește cu sistemele convenționale TD-fNIRS. „Am demonstrat o performanță similară cu sistemele de banc cu dispozitivul nostru miniaturizat, caracterizat prin protocoale standardizate de țesut și fantomă optică pentru TD-fNIRS și rezultatele neuroștiințelor umane”, explică Ryan Field, director de tehnologie la Kernel și autorul corespunzător al studiului.
Deși rezultatele sunt promițătoare, Field recunoaște necesitatea unor teste suplimentare, deoarece lumina infraroșie apropiată este absorbită diferit de anumite tipuri de păr și piele. „În prezent, colectăm date cu Kernel Flow pentru a demonstra aplicații suplimentare în neuroștiința umană. De asemenea, suntem în proces de evaluare a performanței sistemului cu diferite tipuri de păr și piele”, spune el.
Pachetele Kernel Flow. sisteme TD-fNIRS la scară largă într-o formă purtabilă, oferind următoarea generație de dispozitive optice de imagistică cerebrală neinvazive. Sisteme precum Kernel Flow vor face neuroimaginile mult mai accesibile, pentru a permite beneficii pe scară largă în sănătate și știință. De exemplu, FDA a autorizat recent un studiu care folosește sistemul Kernel Flow pentru a măsura efectul psihedelic al ketaminei asupra creierului.
Editorul invitat JBO, Dimitris Gorpas, de la Centrul German de Cercetare pentru Sănătatea Mediului, remarcă: „Acesta este primul sistem TD-fNIRS cu acoperire completă a capului purtăbil din lume, care menține sau îmbunătățește performanța sistemelor de banc existente și are potențialul de a-și îndeplini misiunea de a face măsurătorile neurologice mainstream. Aștept cu nerăbdare ceea ce creierul trebuie să dezvăluie încă.”
Comentarii:
Adauga Comentariu