張夢然

據(jù)5月29日最新一期《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》報道，美國加州理工學(xué)院研究人員在人類頭骨上設(shè)計了一種“定制窗口”，可用于將大腦活動數(shù)據(jù)可視化。這種顱窗使研究人員能在非手術(shù)室環(huán)境通過超聲成像觀察人類的大腦活動。該技術(shù)為臨床醫(yī)生和神經(jīng)科學(xué)家提供一種侵入性較小方法，以高分辨率研究大腦。

為了研究、診斷和治療腦部疾病，科學(xué)家首先要能夠測量大腦功能。然而，許多記錄大腦活動的現(xiàn)有技術(shù)是高度侵入性的，或者不能在手術(shù)室外進(jìn)行。其他侵入性較小的方法(如MRI)不夠靈敏，也會限制參與者的運動。目前一種很有前途的方法是功能性超聲成像，這種技術(shù)非常靈敏，可以大規(guī)模捕獲高分辨率圖像，但卻無法透過成年人厚厚的頭骨進(jìn)行。

研究團(tuán)隊此次創(chuàng)造性地克服了這一障礙，用聚合物頭骨替代材料構(gòu)建了一個聲學(xué)“窗口”，借此能夠透過人類頭骨進(jìn)行功能超聲成像。在對大鼠進(jìn)行一些初步測試后，研究團(tuán)隊在一名成年志愿者身上安裝了一個由聚甲基丙烯酸甲酯制成的聲學(xué)“窗口”。該志愿者曾在創(chuàng)傷性腦損傷后接受了顱骨重建手術(shù)。

利用超聲波透過“窗口”成像，研究團(tuán)隊成功記錄了志愿者在手術(shù)室外的大腦活動。當(dāng)志愿者玩“連接點”視頻游戲時，他們解碼了皮層的活動;在志愿者彈奏吉他時，也能繪制出皮層反應(yīng)。

研究人員表示，這種“訪問”大腦的方式將使廣大腦損傷患者直接獲益，并為神經(jīng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、治療方法改進(jìn)以及腦機(jī)接口發(fā)展打開一扇新的窗口。

【總編輯圈點】

科學(xué)家怎樣探測人類脆弱而復(fù)雜的大腦?簡單來說，第一種是有損方式，譬如生理解剖、植入電極等，都屬于風(fēng)險較高的手術(shù)，且容易有后遺癥，對一般科研任務(wù)來說并不適用。第二種無損方式在研究中比較常見，像腦電圖、功能磁共振成像、正電子發(fā)射斷層顯像，它們的缺點就是遠(yuǎn)不如第一種精準(zhǔn)?，F(xiàn)在，科學(xué)家打開了這扇“聲學(xué)顱窗”，結(jié)合了二者的優(yōu)點，規(guī)避了它們的缺陷，能更直接安全地記錄大腦活動，進(jìn)而研究大腦機(jī)能，治療腦部疾病，甚至操控外界設(shè)備。

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