دستگاه تصویربرداری نوری از مغز توسط محققان کشور ساخته شد

به گزارش معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری، تیم تحقیقاتی در دانشگاه فردوسی مشهد با حمایت­ ستاد توسعه علوم و فناوری­ های شناختی معاونت علمی و فناوری دستگاه تصویربرداری نوری از مغز را طراحی کردند تا گامی برای توسعه و پیشرفت فناوری­های شناختی باشد؛ با این سیستم ثبت تصویربرداری  fNIRS برای مانیتورینگ فعالیت همودینامیک مغز شد.

جواد صفایی عضو هیات علمی دانشگاه فردوسی مشهد گفت: محققان در این تلاش تحقیقاتی توانستند سیستم بسیار حساس، دقیق و قابل اتکا برای تصویربرداری نوری از مغز به روش fNIRS را بر پایه تجربیات توسعه آن مشابه در اروپا در این مرکز علمی طراحی کنند.

وی ادامه داد: سیستم تصویر برداری طیف نگاری کارکردی مادون قرمز نزدیک، یک فناوری تصویربرداری نوری است که می تواند پاسخ ­های همودینامیک مرتبط با فعالیت عصبی در مغز یا بافت عضلات را اندازه­ گیری کند.

عضو هیات علمی دانشگاه فردوسی مشهد گفت: این سیستم را می­‌توان به آسانی و به صورت همزمان با دیگر سیستم ­ها مانند EEG،  ECG، سیستم ردیابی چشم، تنفس، فشار خون و دیگر فعالیت ها مورد استفاده قرار داد تا ارزیابی جامع­ تری از فعالیت مغز انسان به دست آورد.

صفایی افزود: از طریق طراحی و ساخت این سیستم می توان امکان تجزیه و تحلیل کمّی عملکردهای مختلف مغزی از قبیل حافظه کاری، تصمیم ­گیری، طرح ریزی، توجه، حل مسئله و غیره در حین انجام تکالیف شناختی را برای محققان فراهم کرد.

عضو هیات علمی دانشگاه فردوسی مشهد با بیان اینکه انعطاف پذیری فراهم شده در این تکنولوژی برای طراحی مطالعاتی در محیط واقعی زندگی افراد، یکی از نقاط قوت قابل توجه آن خواهد بود، گفت: این روش، میزان جذب نور در طیف مادون قرمز نزدیک (۷۰۰ تا ۹۰۰ نانومتر) توسط هموگلوبین اکسیژنه و دی ­اکسیژنه موجود در خون را اندازه‌گیری و مشابه با تصویر برداری تشدید مغناطیسی کارکردی (fMRI)، اطلاعات مهمی در مورد فعالیت کارکرد مغز فراهم می­ کند.

وی بیان کرد: در این روش، پرتو نور به سطح پوست تابانده می­ شود، با توجه به ضرایب جذب و پراکنش بافت، بخشی از فوتون ­های نور تابیده شده جذب و بخشی نیز پخش می شوند و با اندازه­ گیری تغییرات در مشخصه ­های امواج نوری بازگشتی از بافت مورد نظر، می ­توان تغییرات غلظت کروموفورها در بافت مغز یا عضله و در نتیجه رفتار همودینامیک آن را ارزیابی کرد.

این محقق با بیان اینکه فناوری fNIRS موج پیوسته، تغییرات نسبی در غلظت اکسی هموگلوبین، دی اکسی هموگلوبین و مجموع آنها را برای نمایش پیوسته و آنلاین دینامیک مغز اندازه ­گیری می­ کند و گفت:  fNIRS و  fMRI به تغییرات فیزیولوژیکی مشابهی حساس هستند و در نتیجه می ­توان داده ­های ثبت شده توسط این دو فناوری را با هم مقایسه کرد.

صفایی بیان کرد:  fNIRS قادر به اندازه ­گیری تغییرات غلظت هر دو هموگلوبین اکسیژنه و دی ­اکسیژنه است؛ در حالی که  fMRI فقط به تغییرات هموگلوبین دی­اکسیژنه حساس است. همچنین سرعت نمونه­ برداری در سیستم های fNIRS می تواند بسیار بالاتر از fMRI باشد و هزینه ساخت و توسعه سیستم­ های fNIRS موج پیوسته نسبت به fMRI بسیار کمتر است.

اندازه ­گیری فعالیت ­های مغزی توسط  fNIRS عموما به قشر مغز محدود شده و تفکیک پذیری مکانی در محدوده سانتی متر خواهد بود، در حالی که fMRI محدودیت عمق در تصویربرداری ندارد و لذا می توان بافت ­های عمیق­ تر از قشر مغز را با تفکیک پذیری مکانی محدوده میلی­متر مانیتور کرد.