科学家利用近红外光开发出一种非侵入性方法，可高效检测大脑损伤

目前，诸多医疗机构常见的脑成像方法往往面临不少的挑战：一些是侵入性的，另一些可能含有有害的辐射，许多方法难以使用。

一组研究人员正在开发一种使用红外光谱的非侵入性方法，来测量大脑的血流量。其中包括一个新的纸张荧光工具，可以以3D方式成像大脑活动；以及一款内置红外激光的可穿戴帽，即使是婴儿也可以戴上它来检测大脑损伤。

测量脑血流，对于诊断中风、预测蛛网膜下腔出血或外伤性脑损伤的继发性损伤而言非常重要。提供神经重症监护的医生，也希望通过成像脑血流和氧合来监测病人的恢复情况。

功能干涉扩散波光谱学，是目前正在发展的一种无创方法，它使用近红外光来测量大脑中的血流量。与MRI和CT扫描仪相比，这种用于评估脑损伤的方法成本更低，加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)的生物医学工程师和神经学家正在研发这种方法。

研究人员发现，与现有的基于光的技术相比，他们可以使用这种新技术更快、更深入地测量地表以下的血液流动。他们可以测量大脑血流的脉动，也可以检测到志愿者被给予二氧化碳轻微增加时的变化。

光片荧光成像，显示了在高速和对比度的三维大脑活动成像的前景。在这项技术中，一层薄薄的激光束(光片)直接穿过专门的脑组织区域，脑组织中的荧光活动报告器通过发出显微镜可以检测到的荧光信号作出反应。扫描组织中的薄片，可以对大脑活动进行高速、高对比度、容量成像。

目前，利用像老鼠这样的不透明生物的光片荧光脑成像是困难的，因为必要的仪器有一定的大小。为了在不透明的动物身上进行实验，以及在未来可以自由活动的动物身上进行实验，研究人员首先需要将许多部件小型化。

来自加州理工学院、多伦多大学、马克斯·普朗克微结构物理研究所和Advanced Micro Foundry的研究人员开发了一种微型光板发生器或光子神经探针，可以植入活体动物的大脑。

在通过基因工程在大脑中表达荧光蛋白的老鼠的脑组织中进行测试时，研究人员可以对240 μm × 490 μm大的区域进行成像。此外，其图像对比度的水平也优于被称为“表面荧光显微镜”（epifluorescence microscop）另一种成像方法。

在描述他的团队工作的重要性时，该研究的主要作者韦斯利·萨彻(Wesley Sacher)说，“这种新的可植入光子神经探测技术在大脑中产生光板，绕过了许多限制光板荧光成像在实验神经科学中使用的限制。我们预测，这项技术将导致光板显微镜的新变种，用于对自由活动的动物进行深层大脑成像和行为实验。”

目前还没有任何医疗工具可以在新生儿脆弱的大脑中创建一个无害的、实时的、持续移动的图像。核磁共振扫描可以提供成年人体内的准确图像，但在婴儿身上使用有缺陷，包括在整个过程中患者需要保持静止。

TinyBrains健康联盟与巴塞罗那光子科学研究所合作开发了一种新的可穿戴设备，这可能是一个重大的进步。研究小组将红外激光放入婴儿可以戴的小布帽中。结合超声波脉冲，科学家向儿童的大脑发送无害的信号。它的工作原理几乎与超声波扫描类似，但利用光线提供了更多信息、更详细的图像和更高的分辨率。